1191c4b1b119b6cf12e40c7feb959b7de74117ca
[firefly-linux-kernel-4.4.55.git] / kernel / sched / fair.c
1 /*
2  * Completely Fair Scheduling (CFS) Class (SCHED_NORMAL/SCHED_BATCH)
3  *
4  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
5  *
6  *  Interactivity improvements by Mike Galbraith
7  *  (C) 2007 Mike Galbraith <efault@gmx.de>
8  *
9  *  Various enhancements by Dmitry Adamushko.
10  *  (C) 2007 Dmitry Adamushko <dmitry.adamushko@gmail.com>
11  *
12  *  Group scheduling enhancements by Srivatsa Vaddagiri
13  *  Copyright IBM Corporation, 2007
14  *  Author: Srivatsa Vaddagiri <vatsa@linux.vnet.ibm.com>
15  *
16  *  Scaled math optimizations by Thomas Gleixner
17  *  Copyright (C) 2007, Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
18  *
19  *  Adaptive scheduling granularity, math enhancements by Peter Zijlstra
20  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Peter Zijlstra
21  */
22
23 #include <linux/latencytop.h>
24 #include <linux/sched.h>
25 #include <linux/cpumask.h>
26 #include <linux/cpuidle.h>
27 #include <linux/slab.h>
28 #include <linux/profile.h>
29 #include <linux/interrupt.h>
30 #include <linux/mempolicy.h>
31 #include <linux/migrate.h>
32 #include <linux/task_work.h>
33
34 #include <trace/events/sched.h>
35
36 #include "sched.h"
37 #include "tune.h"
38
39 /*
40  * Targeted preemption latency for CPU-bound tasks:
41  * (default: 6ms * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
42  *
43  * NOTE: this latency value is not the same as the concept of
44  * 'timeslice length' - timeslices in CFS are of variable length
45  * and have no persistent notion like in traditional, time-slice
46  * based scheduling concepts.
47  *
48  * (to see the precise effective timeslice length of your workload,
49  *  run vmstat and monitor the context-switches (cs) field)
50  */
51 unsigned int sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
52 unsigned int normalized_sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
53
54 /*
55  * The initial- and re-scaling of tunables is configurable
56  * (default SCHED_TUNABLESCALING_LOG = *(1+ilog(ncpus))
57  *
58  * Options are:
59  * SCHED_TUNABLESCALING_NONE - unscaled, always *1
60  * SCHED_TUNABLESCALING_LOG - scaled logarithmical, *1+ilog(ncpus)
61  * SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR - scaled linear, *ncpus
62  */
63 enum sched_tunable_scaling sysctl_sched_tunable_scaling
64         = SCHED_TUNABLESCALING_LOG;
65
66 /*
67  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
68  * (default: 0.75 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
69  */
70 unsigned int sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
71 unsigned int normalized_sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
72
73 /*
74  * is kept at sysctl_sched_latency / sysctl_sched_min_granularity
75  */
76 static unsigned int sched_nr_latency = 8;
77
78 /*
79  * After fork, child runs first. If set to 0 (default) then
80  * parent will (try to) run first.
81  */
82 unsigned int sysctl_sched_child_runs_first __read_mostly;
83
84 /*
85  * SCHED_OTHER wake-up granularity.
86  * (default: 1 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
87  *
88  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
89  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
90  * have immediate wakeup/sleep latencies.
91  */
92 unsigned int sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
93 unsigned int normalized_sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
94
95 const_debug unsigned int sysctl_sched_migration_cost = 500000UL;
96
97 /*
98  * The exponential sliding  window over which load is averaged for shares
99  * distribution.
100  * (default: 10msec)
101  */
102 unsigned int __read_mostly sysctl_sched_shares_window = 10000000UL;
103
104 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
105 /*
106  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
107  * each time a cfs_rq requests quota.
108  *
109  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
110  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
111  * we will always only issue the remaining available time.
112  *
113  * default: 5 msec, units: microseconds
114   */
115 unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice = 5000UL;
116 #endif
117
118 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
119 {
120         lw->weight += inc;
121         lw->inv_weight = 0;
122 }
123
124 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
125 {
126         lw->weight -= dec;
127         lw->inv_weight = 0;
128 }
129
130 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
131 {
132         lw->weight = w;
133         lw->inv_weight = 0;
134 }
135
136 /*
137  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
138  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
139  * to users decreases. But the relationship is not linear,
140  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
141  * number of CPUs.
142  *
143  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
144  */
145 static unsigned int get_update_sysctl_factor(void)
146 {
147         unsigned int cpus = min_t(unsigned int, num_online_cpus(), 8);
148         unsigned int factor;
149
150         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
151         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
152                 factor = 1;
153                 break;
154         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
155                 factor = cpus;
156                 break;
157         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
158         default:
159                 factor = 1 + ilog2(cpus);
160                 break;
161         }
162
163         return factor;
164 }
165
166 static void update_sysctl(void)
167 {
168         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
169
170 #define SET_SYSCTL(name) \
171         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
172         SET_SYSCTL(sched_min_granularity);
173         SET_SYSCTL(sched_latency);
174         SET_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
175 #undef SET_SYSCTL
176 }
177
178 void sched_init_granularity(void)
179 {
180         update_sysctl();
181 }
182
183 #define WMULT_CONST     (~0U)
184 #define WMULT_SHIFT     32
185
186 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
187 {
188         unsigned long w;
189
190         if (likely(lw->inv_weight))
191                 return;
192
193         w = scale_load_down(lw->weight);
194
195         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
196                 lw->inv_weight = 1;
197         else if (unlikely(!w))
198                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
199         else
200                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
201 }
202
203 /*
204  * delta_exec * weight / lw.weight
205  *   OR
206  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
207  *
208  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e prio_to_wmult[], in which case
209  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
210  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
211  *
212  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
213  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
214  */
215 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
216 {
217         u64 fact = scale_load_down(weight);
218         int shift = WMULT_SHIFT;
219
220         __update_inv_weight(lw);
221
222         if (unlikely(fact >> 32)) {
223                 while (fact >> 32) {
224                         fact >>= 1;
225                         shift--;
226                 }
227         }
228
229         /* hint to use a 32x32->64 mul */
230         fact = (u64)(u32)fact * lw->inv_weight;
231
232         while (fact >> 32) {
233                 fact >>= 1;
234                 shift--;
235         }
236
237         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
238 }
239
240
241 const struct sched_class fair_sched_class;
242
243 /**************************************************************
244  * CFS operations on generic schedulable entities:
245  */
246
247 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
248
249 /* cpu runqueue to which this cfs_rq is attached */
250 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
251 {
252         return cfs_rq->rq;
253 }
254
255 /* An entity is a task if it doesn't "own" a runqueue */
256 #define entity_is_task(se)      (!se->my_q)
257
258 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
259 {
260 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
261         WARN_ON_ONCE(!entity_is_task(se));
262 #endif
263         return container_of(se, struct task_struct, se);
264 }
265
266 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
267 #define for_each_sched_entity(se) \
268                 for (; se; se = se->parent)
269
270 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
271 {
272         return p->se.cfs_rq;
273 }
274
275 /* runqueue on which this entity is (to be) queued */
276 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
277 {
278         return se->cfs_rq;
279 }
280
281 /* runqueue "owned" by this group */
282 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
283 {
284         return grp->my_q;
285 }
286
287 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
288 {
289         if (!cfs_rq->on_list) {
290                 /*
291                  * Ensure we either appear before our parent (if already
292                  * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
293                  * enqueued.  The fact that we always enqueue bottom-up
294                  * reduces this to two cases.
295                  */
296                 if (cfs_rq->tg->parent &&
297                     cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu_of(rq_of(cfs_rq))]->on_list) {
298                         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
299                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
300                 } else {
301                         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
302                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
303                 }
304
305                 cfs_rq->on_list = 1;
306         }
307 }
308
309 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
310 {
311         if (cfs_rq->on_list) {
312                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
313                 cfs_rq->on_list = 0;
314         }
315 }
316
317 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
318 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
319         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &rq->leaf_cfs_rq_list, leaf_cfs_rq_list)
320
321 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
322 static inline struct cfs_rq *
323 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
324 {
325         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
326                 return se->cfs_rq;
327
328         return NULL;
329 }
330
331 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
332 {
333         return se->parent;
334 }
335
336 static void
337 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
338 {
339         int se_depth, pse_depth;
340
341         /*
342          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
343          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
344          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
345          * parent.
346          */
347
348         /* First walk up until both entities are at same depth */
349         se_depth = (*se)->depth;
350         pse_depth = (*pse)->depth;
351
352         while (se_depth > pse_depth) {
353                 se_depth--;
354                 *se = parent_entity(*se);
355         }
356
357         while (pse_depth > se_depth) {
358                 pse_depth--;
359                 *pse = parent_entity(*pse);
360         }
361
362         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
363                 *se = parent_entity(*se);
364                 *pse = parent_entity(*pse);
365         }
366 }
367
368 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
369
370 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
371 {
372         return container_of(se, struct task_struct, se);
373 }
374
375 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
376 {
377         return container_of(cfs_rq, struct rq, cfs);
378 }
379
380 #define entity_is_task(se)      1
381
382 #define for_each_sched_entity(se) \
383                 for (; se; se = NULL)
384
385 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
386 {
387         return &task_rq(p)->cfs;
388 }
389
390 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
391 {
392         struct task_struct *p = task_of(se);
393         struct rq *rq = task_rq(p);
394
395         return &rq->cfs;
396 }
397
398 /* runqueue "owned" by this group */
399 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
400 {
401         return NULL;
402 }
403
404 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
405 {
406 }
407
408 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
409 {
410 }
411
412 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
413                 for (cfs_rq = &rq->cfs; cfs_rq; cfs_rq = NULL)
414
415 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
416 {
417         return NULL;
418 }
419
420 static inline void
421 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
422 {
423 }
424
425 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
426
427 static __always_inline
428 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
429
430 /**************************************************************
431  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
432  */
433
434 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
435 {
436         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
437         if (delta > 0)
438                 max_vruntime = vruntime;
439
440         return max_vruntime;
441 }
442
443 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
444 {
445         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
446         if (delta < 0)
447                 min_vruntime = vruntime;
448
449         return min_vruntime;
450 }
451
452 static inline int entity_before(struct sched_entity *a,
453                                 struct sched_entity *b)
454 {
455         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
456 }
457
458 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
459 {
460         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
461
462         if (cfs_rq->curr)
463                 vruntime = cfs_rq->curr->vruntime;
464
465         if (cfs_rq->rb_leftmost) {
466                 struct sched_entity *se = rb_entry(cfs_rq->rb_leftmost,
467                                                    struct sched_entity,
468                                                    run_node);
469
470                 if (!cfs_rq->curr)
471                         vruntime = se->vruntime;
472                 else
473                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
474         }
475
476         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
477         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
478 #ifndef CONFIG_64BIT
479         smp_wmb();
480         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
481 #endif
482 }
483
484 /*
485  * Enqueue an entity into the rb-tree:
486  */
487 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
488 {
489         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_node;
490         struct rb_node *parent = NULL;
491         struct sched_entity *entry;
492         int leftmost = 1;
493
494         /*
495          * Find the right place in the rbtree:
496          */
497         while (*link) {
498                 parent = *link;
499                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
500                 /*
501                  * We dont care about collisions. Nodes with
502                  * the same key stay together.
503                  */
504                 if (entity_before(se, entry)) {
505                         link = &parent->rb_left;
506                 } else {
507                         link = &parent->rb_right;
508                         leftmost = 0;
509                 }
510         }
511
512         /*
513          * Maintain a cache of leftmost tree entries (it is frequently
514          * used):
515          */
516         if (leftmost)
517                 cfs_rq->rb_leftmost = &se->run_node;
518
519         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
520         rb_insert_color(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
521 }
522
523 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
524 {
525         if (cfs_rq->rb_leftmost == &se->run_node) {
526                 struct rb_node *next_node;
527
528                 next_node = rb_next(&se->run_node);
529                 cfs_rq->rb_leftmost = next_node;
530         }
531
532         rb_erase(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
533 }
534
535 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
536 {
537         struct rb_node *left = cfs_rq->rb_leftmost;
538
539         if (!left)
540                 return NULL;
541
542         return rb_entry(left, struct sched_entity, run_node);
543 }
544
545 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
546 {
547         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
548
549         if (!next)
550                 return NULL;
551
552         return rb_entry(next, struct sched_entity, run_node);
553 }
554
555 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
556 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
557 {
558         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline);
559
560         if (!last)
561                 return NULL;
562
563         return rb_entry(last, struct sched_entity, run_node);
564 }
565
566 /**************************************************************
567  * Scheduling class statistics methods:
568  */
569
570 int sched_proc_update_handler(struct ctl_table *table, int write,
571                 void __user *buffer, size_t *lenp,
572                 loff_t *ppos)
573 {
574         int ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
575         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
576
577         if (ret || !write)
578                 return ret;
579
580         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
581                                         sysctl_sched_min_granularity);
582
583 #define WRT_SYSCTL(name) \
584         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
585         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
586         WRT_SYSCTL(sched_latency);
587         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
588 #undef WRT_SYSCTL
589
590         return 0;
591 }
592 #endif
593
594 /*
595  * delta /= w
596  */
597 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
598 {
599         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
600                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
601
602         return delta;
603 }
604
605 /*
606  * The idea is to set a period in which each task runs once.
607  *
608  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
609  * this period because otherwise the slices get too small.
610  *
611  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
612  */
613 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
614 {
615         if (unlikely(nr_running > sched_nr_latency))
616                 return nr_running * sysctl_sched_min_granularity;
617         else
618                 return sysctl_sched_latency;
619 }
620
621 /*
622  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
623  * proportional to the weight.
624  *
625  * s = p*P[w/rw]
626  */
627 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
628 {
629         u64 slice = __sched_period(cfs_rq->nr_running + !se->on_rq);
630
631         for_each_sched_entity(se) {
632                 struct load_weight *load;
633                 struct load_weight lw;
634
635                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
636                 load = &cfs_rq->load;
637
638                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
639                         lw = cfs_rq->load;
640
641                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
642                         load = &lw;
643                 }
644                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
645         }
646         return slice;
647 }
648
649 /*
650  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
651  *
652  * vs = s/w
653  */
654 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
655 {
656         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
657 }
658
659 #ifdef CONFIG_SMP
660 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int cpu);
661 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
662
663 /*
664  * We choose a half-life close to 1 scheduling period.
665  * Note: The tables runnable_avg_yN_inv and runnable_avg_yN_sum are
666  * dependent on this value.
667  */
668 #define LOAD_AVG_PERIOD 32
669 #define LOAD_AVG_MAX 47742 /* maximum possible load avg */
670 #define LOAD_AVG_MAX_N 345 /* number of full periods to produce LOAD_AVG_MAX */
671
672 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
673 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
674 {
675         struct sched_avg *sa = &se->avg;
676
677         sa->last_update_time = 0;
678         /*
679          * sched_avg's period_contrib should be strictly less then 1024, so
680          * we give it 1023 to make sure it is almost a period (1024us), and
681          * will definitely be update (after enqueue).
682          */
683         sa->period_contrib = 1023;
684         sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
685         sa->load_sum = sa->load_avg * LOAD_AVG_MAX;
686         sa->util_avg = scale_load_down(SCHED_LOAD_SCALE);
687         sa->util_sum = sa->util_avg * LOAD_AVG_MAX;
688         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
689 }
690
691 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq);
692 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq);
693 #else
694 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
695 {
696 }
697 #endif
698
699 /*
700  * Update the current task's runtime statistics.
701  */
702 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
703 {
704         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
705         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
706         u64 delta_exec;
707
708         if (unlikely(!curr))
709                 return;
710
711         delta_exec = now - curr->exec_start;
712         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
713                 return;
714
715         curr->exec_start = now;
716
717         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
718                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
719
720         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
721         schedstat_add(cfs_rq, exec_clock, delta_exec);
722
723         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
724         update_min_vruntime(cfs_rq);
725
726         if (entity_is_task(curr)) {
727                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
728
729                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
730                 cpuacct_charge(curtask, delta_exec);
731                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
732         }
733
734         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
735 }
736
737 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
738 {
739         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
740 }
741
742 static inline void
743 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
744 {
745         schedstat_set(se->statistics.wait_start, rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
746 }
747
748 /*
749  * Task is being enqueued - update stats:
750  */
751 static void update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
752 {
753         /*
754          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
755          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
756          */
757         if (se != cfs_rq->curr)
758                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
759 }
760
761 static void
762 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
763 {
764         schedstat_set(se->statistics.wait_max, max(se->statistics.wait_max,
765                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start));
766         schedstat_set(se->statistics.wait_count, se->statistics.wait_count + 1);
767         schedstat_set(se->statistics.wait_sum, se->statistics.wait_sum +
768                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start);
769 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
770         if (entity_is_task(se)) {
771                 trace_sched_stat_wait(task_of(se),
772                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start);
773         }
774 #endif
775         schedstat_set(se->statistics.wait_start, 0);
776 }
777
778 static inline void
779 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
780 {
781         /*
782          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
783          * waiting task:
784          */
785         if (se != cfs_rq->curr)
786                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
787 }
788
789 /*
790  * We are picking a new current task - update its stats:
791  */
792 static inline void
793 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
794 {
795         /*
796          * We are starting a new run period:
797          */
798         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
799 }
800
801 /**************************************************
802  * Scheduling class queueing methods:
803  */
804
805 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
806 /*
807  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
808  * calculated based on the tasks virtual memory size and
809  * numa_balancing_scan_size.
810  */
811 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
812 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
813
814 /* Portion of address space to scan in MB */
815 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
816
817 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
818 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
819
820 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
821 {
822         unsigned long rss = 0;
823         unsigned long nr_scan_pages;
824
825         /*
826          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
827          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
828          * on resident pages
829          */
830         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
831         rss = get_mm_rss(p->mm);
832         if (!rss)
833                 rss = nr_scan_pages;
834
835         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
836         return rss / nr_scan_pages;
837 }
838
839 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
840 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
841
842 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
843 {
844         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
845         unsigned int scan, floor;
846         unsigned int windows = 1;
847
848         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
849                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
850         floor = 1000 / windows;
851
852         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
853         return max_t(unsigned int, floor, scan);
854 }
855
856 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
857 {
858         unsigned int smin = task_scan_min(p);
859         unsigned int smax;
860
861         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
862         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
863         return max(smin, smax);
864 }
865
866 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
867 {
868         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != -1);
869         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
870 }
871
872 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
873 {
874         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != -1);
875         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
876 }
877
878 struct numa_group {
879         atomic_t refcount;
880
881         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
882         int nr_tasks;
883         pid_t gid;
884
885         struct rcu_head rcu;
886         nodemask_t active_nodes;
887         unsigned long total_faults;
888         /*
889          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
890          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
891          * more by CPU use than by memory faults.
892          */
893         unsigned long *faults_cpu;
894         unsigned long faults[0];
895 };
896
897 /* Shared or private faults. */
898 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
899
900 /* Memory and CPU locality */
901 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
902
903 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
904 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
905
906 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
907 {
908         return p->numa_group ? p->numa_group->gid : 0;
909 }
910
911 /*
912  * The averaged statistics, shared & private, memory & cpu,
913  * occupy the first half of the array. The second half of the
914  * array is for current counters, which are averaged into the
915  * first set by task_numa_placement.
916  */
917 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
918 {
919         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
920 }
921
922 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
923 {
924         if (!p->numa_faults)
925                 return 0;
926
927         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
928                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
929 }
930
931 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
932 {
933         if (!p->numa_group)
934                 return 0;
935
936         return p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
937                 p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
938 }
939
940 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
941 {
942         return group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
943                 group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
944 }
945
946 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
947 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
948                                         int maxdist, bool task)
949 {
950         unsigned long score = 0;
951         int node;
952
953         /*
954          * All nodes are directly connected, and the same distance
955          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
956          */
957         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
958                 return 0;
959
960         /*
961          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
962          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
963          */
964         for_each_online_node(node) {
965                 unsigned long faults;
966                 int dist = node_distance(nid, node);
967
968                 /*
969                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
970                  * for placement; nid was already counted.
971                  */
972                 if (dist == sched_max_numa_distance || node == nid)
973                         continue;
974
975                 /*
976                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
977                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
978                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
979                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
980                  * of each group. Skip other nodes.
981                  */
982                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
983                                         dist > maxdist)
984                         continue;
985
986                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
987                 if (task)
988                         faults = task_faults(p, node);
989                 else
990                         faults = group_faults(p, node);
991
992                 /*
993                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
994                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
995                  * directly connected bounce traffic through intermediate
996                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
997                  * The further away a node is, the less the faults count.
998                  * This seems to result in good task placement.
999                  */
1000                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1001                         faults *= (sched_max_numa_distance - dist);
1002                         faults /= (sched_max_numa_distance - LOCAL_DISTANCE);
1003                 }
1004
1005                 score += faults;
1006         }
1007
1008         return score;
1009 }
1010
1011 /*
1012  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1013  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1014  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1015  * evenly spread out between numa nodes.
1016  */
1017 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1018                                         int dist)
1019 {
1020         unsigned long faults, total_faults;
1021
1022         if (!p->numa_faults)
1023                 return 0;
1024
1025         total_faults = p->total_numa_faults;
1026
1027         if (!total_faults)
1028                 return 0;
1029
1030         faults = task_faults(p, nid);
1031         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1032
1033         return 1000 * faults / total_faults;
1034 }
1035
1036 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1037                                          int dist)
1038 {
1039         unsigned long faults, total_faults;
1040
1041         if (!p->numa_group)
1042                 return 0;
1043
1044         total_faults = p->numa_group->total_faults;
1045
1046         if (!total_faults)
1047                 return 0;
1048
1049         faults = group_faults(p, nid);
1050         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1051
1052         return 1000 * faults / total_faults;
1053 }
1054
1055 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1056                                 int src_nid, int dst_cpu)
1057 {
1058         struct numa_group *ng = p->numa_group;
1059         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1060         int last_cpupid, this_cpupid;
1061
1062         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1063
1064         /*
1065          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1066          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1067          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1068          *
1069          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1070          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1071          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1072          *
1073          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1074          * same result twice in a row, given these samples are fully
1075          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1076          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1077          *
1078          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1079          * act on an unlikely task<->page relation.
1080          */
1081         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1082         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1083                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1084                 return false;
1085
1086         /* Always allow migrate on private faults */
1087         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1088                 return true;
1089
1090         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1091         if (!ng)
1092                 return true;
1093
1094         /*
1095          * Do not migrate if the destination is not a node that
1096          * is actively used by this numa group.
1097          */
1098         if (!node_isset(dst_nid, ng->active_nodes))
1099                 return false;
1100
1101         /*
1102          * Source is a node that is not actively used by this
1103          * numa group, while the destination is. Migrate.
1104          */
1105         if (!node_isset(src_nid, ng->active_nodes))
1106                 return true;
1107
1108         /*
1109          * Both source and destination are nodes in active
1110          * use by this numa group. Maximize memory bandwidth
1111          * by migrating from more heavily used groups, to less
1112          * heavily used ones, spreading the load around.
1113          * Use a 1/4 hysteresis to avoid spurious page movement.
1114          */
1115         return group_faults(p, dst_nid) < (group_faults(p, src_nid) * 3 / 4);
1116 }
1117
1118 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu);
1119 static unsigned long source_load(int cpu, int type);
1120 static unsigned long target_load(int cpu, int type);
1121 static unsigned long capacity_of(int cpu);
1122 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg);
1123
1124 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1125 struct numa_stats {
1126         unsigned long nr_running;
1127         unsigned long load;
1128
1129         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1130         unsigned long compute_capacity;
1131
1132         /* Approximate capacity in terms of runnable tasks on a node */
1133         unsigned long task_capacity;
1134         int has_free_capacity;
1135 };
1136
1137 /*
1138  * XXX borrowed from update_sg_lb_stats
1139  */
1140 static void update_numa_stats(struct numa_stats *ns, int nid)
1141 {
1142         int smt, cpu, cpus = 0;
1143         unsigned long capacity;
1144
1145         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1146         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1147                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1148
1149                 ns->nr_running += rq->nr_running;
1150                 ns->load += weighted_cpuload(cpu);
1151                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1152
1153                 cpus++;
1154         }
1155
1156         /*
1157          * If we raced with hotplug and there are no CPUs left in our mask
1158          * the @ns structure is NULL'ed and task_numa_compare() will
1159          * not find this node attractive.
1160          *
1161          * We'll either bail at !has_free_capacity, or we'll detect a huge
1162          * imbalance and bail there.
1163          */
1164         if (!cpus)
1165                 return;
1166
1167         /* smt := ceil(cpus / capacity), assumes: 1 < smt_power < 2 */
1168         smt = DIV_ROUND_UP(SCHED_CAPACITY_SCALE * cpus, ns->compute_capacity);
1169         capacity = cpus / smt; /* cores */
1170
1171         ns->task_capacity = min_t(unsigned, capacity,
1172                 DIV_ROUND_CLOSEST(ns->compute_capacity, SCHED_CAPACITY_SCALE));
1173         ns->has_free_capacity = (ns->nr_running < ns->task_capacity);
1174 }
1175
1176 struct task_numa_env {
1177         struct task_struct *p;
1178
1179         int src_cpu, src_nid;
1180         int dst_cpu, dst_nid;
1181
1182         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1183
1184         int imbalance_pct;
1185         int dist;
1186
1187         struct task_struct *best_task;
1188         long best_imp;
1189         int best_cpu;
1190 };
1191
1192 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1193                              struct task_struct *p, long imp)
1194 {
1195         if (env->best_task)
1196                 put_task_struct(env->best_task);
1197         if (p)
1198                 get_task_struct(p);
1199
1200         env->best_task = p;
1201         env->best_imp = imp;
1202         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1203 }
1204
1205 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1206                                 struct task_numa_env *env)
1207 {
1208         long imb, old_imb;
1209         long orig_src_load, orig_dst_load;
1210         long src_capacity, dst_capacity;
1211
1212         /*
1213          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1214          *
1215          * src_load        dst_load
1216          * ------------ vs ---------
1217          * src_capacity    dst_capacity
1218          */
1219         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1220         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1221
1222         /* We care about the slope of the imbalance, not the direction. */
1223         if (dst_load < src_load)
1224                 swap(dst_load, src_load);
1225
1226         /* Is the difference below the threshold? */
1227         imb = dst_load * src_capacity * 100 -
1228               src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1229         if (imb <= 0)
1230                 return false;
1231
1232         /*
1233          * The imbalance is above the allowed threshold.
1234          * Compare it with the old imbalance.
1235          */
1236         orig_src_load = env->src_stats.load;
1237         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1238
1239         if (orig_dst_load < orig_src_load)
1240                 swap(orig_dst_load, orig_src_load);
1241
1242         old_imb = orig_dst_load * src_capacity * 100 -
1243                   orig_src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1244
1245         /* Would this change make things worse? */
1246         return (imb > old_imb);
1247 }
1248
1249 /*
1250  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1251  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1252  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1253  * be exchanged with the source task
1254  */
1255 static void task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1256                               long taskimp, long groupimp)
1257 {
1258         struct rq *src_rq = cpu_rq(env->src_cpu);
1259         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1260         struct task_struct *cur;
1261         long src_load, dst_load;
1262         long load;
1263         long imp = env->p->numa_group ? groupimp : taskimp;
1264         long moveimp = imp;
1265         int dist = env->dist;
1266
1267         rcu_read_lock();
1268
1269         raw_spin_lock_irq(&dst_rq->lock);
1270         cur = dst_rq->curr;
1271         /*
1272          * No need to move the exiting task, and this ensures that ->curr
1273          * wasn't reaped and thus get_task_struct() in task_numa_assign()
1274          * is safe under RCU read lock.
1275          * Note that rcu_read_lock() itself can't protect from the final
1276          * put_task_struct() after the last schedule().
1277          */
1278         if ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur))
1279                 cur = NULL;
1280         raw_spin_unlock_irq(&dst_rq->lock);
1281
1282         /*
1283          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
1284          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
1285          */
1286         if (cur == env->p)
1287                 goto unlock;
1288
1289         /*
1290          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1291          * source and destination node. Calculate the total differential for
1292          * the source task and potential destination task. The more negative
1293          * the value is, the more rmeote accesses that would be expected to
1294          * be incurred if the tasks were swapped.
1295          */
1296         if (cur) {
1297                 /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu */
1298                 if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, tsk_cpus_allowed(cur)))
1299                         goto unlock;
1300
1301                 /*
1302                  * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1303                  * in any group then look only at task weights.
1304                  */
1305                 if (cur->numa_group == env->p->numa_group) {
1306                         imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1307                               task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1308                         /*
1309                          * Add some hysteresis to prevent swapping the
1310                          * tasks within a group over tiny differences.
1311                          */
1312                         if (cur->numa_group)
1313                                 imp -= imp/16;
1314                 } else {
1315                         /*
1316                          * Compare the group weights. If a task is all by
1317                          * itself (not part of a group), use the task weight
1318                          * instead.
1319                          */
1320                         if (cur->numa_group)
1321                                 imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1322                                        group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1323                         else
1324                                 imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1325                                        task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1326                 }
1327         }
1328
1329         if (imp <= env->best_imp && moveimp <= env->best_imp)
1330                 goto unlock;
1331
1332         if (!cur) {
1333                 /* Is there capacity at our destination? */
1334                 if (env->src_stats.nr_running <= env->src_stats.task_capacity &&
1335                     !env->dst_stats.has_free_capacity)
1336                         goto unlock;
1337
1338                 goto balance;
1339         }
1340
1341         /* Balance doesn't matter much if we're running a task per cpu */
1342         if (imp > env->best_imp && src_rq->nr_running == 1 &&
1343                         dst_rq->nr_running == 1)
1344                 goto assign;
1345
1346         /*
1347          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1348          */
1349 balance:
1350         load = task_h_load(env->p);
1351         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1352         src_load = env->src_stats.load - load;
1353
1354         if (moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1355                 /*
1356                  * If the improvement from just moving env->p direction is
1357                  * better than swapping tasks around, check if a move is
1358                  * possible. Store a slightly smaller score than moveimp,
1359                  * so an actually idle CPU will win.
1360                  */
1361                 if (!load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env)) {
1362                         imp = moveimp - 1;
1363                         cur = NULL;
1364                         goto assign;
1365                 }
1366         }
1367
1368         if (imp <= env->best_imp)
1369                 goto unlock;
1370
1371         if (cur) {
1372                 load = task_h_load(cur);
1373                 dst_load -= load;
1374                 src_load += load;
1375         }
1376
1377         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1378                 goto unlock;
1379
1380         /*
1381          * One idle CPU per node is evaluated for a task numa move.
1382          * Call select_idle_sibling to maybe find a better one.
1383          */
1384         if (!cur)
1385                 env->dst_cpu = select_idle_sibling(env->p, env->dst_cpu);
1386
1387 assign:
1388         task_numa_assign(env, cur, imp);
1389 unlock:
1390         rcu_read_unlock();
1391 }
1392
1393 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1394                                 long taskimp, long groupimp)
1395 {
1396         int cpu;
1397
1398         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1399                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1400                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(env->p)))
1401                         continue;
1402
1403                 env->dst_cpu = cpu;
1404                 task_numa_compare(env, taskimp, groupimp);
1405         }
1406 }
1407
1408 /* Only move tasks to a NUMA node less busy than the current node. */
1409 static bool numa_has_capacity(struct task_numa_env *env)
1410 {
1411         struct numa_stats *src = &env->src_stats;
1412         struct numa_stats *dst = &env->dst_stats;
1413
1414         if (src->has_free_capacity && !dst->has_free_capacity)
1415                 return false;
1416
1417         /*
1418          * Only consider a task move if the source has a higher load
1419          * than the destination, corrected for CPU capacity on each node.
1420          *
1421          *      src->load                dst->load
1422          * --------------------- vs ---------------------
1423          * src->compute_capacity    dst->compute_capacity
1424          */
1425         if (src->load * dst->compute_capacity * env->imbalance_pct >
1426
1427             dst->load * src->compute_capacity * 100)
1428                 return true;
1429
1430         return false;
1431 }
1432
1433 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1434 {
1435         struct task_numa_env env = {
1436                 .p = p,
1437
1438                 .src_cpu = task_cpu(p),
1439                 .src_nid = task_node(p),
1440
1441                 .imbalance_pct = 112,
1442
1443                 .best_task = NULL,
1444                 .best_imp = 0,
1445                 .best_cpu = -1
1446         };
1447         struct sched_domain *sd;
1448         unsigned long taskweight, groupweight;
1449         int nid, ret, dist;
1450         long taskimp, groupimp;
1451
1452         /*
1453          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1454          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1455          *
1456          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1457          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1458          * to satisfy here.
1459          */
1460         rcu_read_lock();
1461         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1462         if (sd)
1463                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1464         rcu_read_unlock();
1465
1466         /*
1467          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
1468          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
1469          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
1470          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
1471          */
1472         if (unlikely(!sd)) {
1473                 p->numa_preferred_nid = task_node(p);
1474                 return -EINVAL;
1475         }
1476
1477         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
1478         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1479         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1480         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1481         update_numa_stats(&env.src_stats, env.src_nid);
1482         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
1483         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
1484         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1485
1486         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
1487         if (numa_has_capacity(&env))
1488                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1489
1490         /*
1491          * Look at other nodes in these cases:
1492          * - there is no space available on the preferred_nid
1493          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
1494          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
1495          *   we need to check other locations.
1496          */
1497         if (env.best_cpu == -1 || (p->numa_group &&
1498                         nodes_weight(p->numa_group->active_nodes) > 1)) {
1499                 for_each_online_node(nid) {
1500                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
1501                                 continue;
1502
1503                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1504                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1505                                                 dist != env.dist) {
1506                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1507                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1508                         }
1509
1510                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
1511                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
1512                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
1513                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
1514                                 continue;
1515
1516                         env.dist = dist;
1517                         env.dst_nid = nid;
1518                         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1519                         if (numa_has_capacity(&env))
1520                                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1521                 }
1522         }
1523
1524         /*
1525          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
1526          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
1527          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
1528          * settle down.
1529          * A task that migrated to a second choice node will be better off
1530          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
1531          */
1532         if (p->numa_group) {
1533                 if (env.best_cpu == -1)
1534                         nid = env.src_nid;
1535                 else
1536                         nid = env.dst_nid;
1537
1538                 if (node_isset(nid, p->numa_group->active_nodes))
1539                         sched_setnuma(p, env.dst_nid);
1540         }
1541
1542         /* No better CPU than the current one was found. */
1543         if (env.best_cpu == -1)
1544                 return -EAGAIN;
1545
1546         /*
1547          * Reset the scan period if the task is being rescheduled on an
1548          * alternative node to recheck if the tasks is now properly placed.
1549          */
1550         p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
1551
1552         if (env.best_task == NULL) {
1553                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
1554                 if (ret != 0)
1555                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_cpu);
1556                 return ret;
1557         }
1558
1559         ret = migrate_swap(p, env.best_task);
1560         if (ret != 0)
1561                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, task_cpu(env.best_task));
1562         put_task_struct(env.best_task);
1563         return ret;
1564 }
1565
1566 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
1567 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
1568 {
1569         unsigned long interval = HZ;
1570
1571         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
1572         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == -1 || !p->numa_faults))
1573                 return;
1574
1575         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
1576         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
1577         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
1578
1579         /* Success if task is already running on preferred CPU */
1580         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
1581                 return;
1582
1583         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
1584         task_numa_migrate(p);
1585 }
1586
1587 /*
1588  * Find the nodes on which the workload is actively running. We do this by
1589  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
1590  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
1591  * located.
1592  *
1593  * The bitmask is used to make smarter decisions on when to do NUMA page
1594  * migrations, To prevent flip-flopping, and excessive page migrations, nodes
1595  * are added when they cause over 6/16 of the maximum number of faults, but
1596  * only removed when they drop below 3/16.
1597  */
1598 static void update_numa_active_node_mask(struct numa_group *numa_group)
1599 {
1600         unsigned long faults, max_faults = 0;
1601         int nid;
1602
1603         for_each_online_node(nid) {
1604                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1605                 if (faults > max_faults)
1606                         max_faults = faults;
1607         }
1608
1609         for_each_online_node(nid) {
1610                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1611                 if (!node_isset(nid, numa_group->active_nodes)) {
1612                         if (faults > max_faults * 6 / 16)
1613                                 node_set(nid, numa_group->active_nodes);
1614                 } else if (faults < max_faults * 3 / 16)
1615                         node_clear(nid, numa_group->active_nodes);
1616         }
1617 }
1618
1619 /*
1620  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
1621  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
1622  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
1623  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
1624  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
1625  */
1626 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
1627 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
1628
1629 /*
1630  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
1631  * our memory is already on our local node, or if the majority of
1632  * the page accesses are shared with other processes.
1633  * Otherwise, decrease the scan period.
1634  */
1635 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
1636                         unsigned long shared, unsigned long private)
1637 {
1638         unsigned int period_slot;
1639         int ratio;
1640         int diff;
1641
1642         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
1643         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
1644
1645         /*
1646          * If there were no record hinting faults then either the task is
1647          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
1648          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
1649          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
1650          * node is overloaded. In either case, scan slower
1651          */
1652         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
1653                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1654                         p->numa_scan_period << 1);
1655
1656                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
1657                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1658
1659                 return;
1660         }
1661
1662         /*
1663          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
1664          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
1665          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
1666          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
1667          */
1668         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
1669         ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
1670         if (ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1671                 int slot = ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1672                 if (!slot)
1673                         slot = 1;
1674                 diff = slot * period_slot;
1675         } else {
1676                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
1677
1678                 /*
1679                  * Scale scan rate increases based on sharing. There is an
1680                  * inverse relationship between the degree of sharing and
1681                  * the adjustment made to the scanning period. Broadly
1682                  * speaking the intent is that there is little point
1683                  * scanning faster if shared accesses dominate as it may
1684                  * simply bounce migrations uselessly
1685                  */
1686                 ratio = DIV_ROUND_UP(private * NUMA_PERIOD_SLOTS, (private + shared + 1));
1687                 diff = (diff * ratio) / NUMA_PERIOD_SLOTS;
1688         }
1689
1690         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
1691                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
1692         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
1693 }
1694
1695 /*
1696  * Get the fraction of time the task has been running since the last
1697  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
1698  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
1699  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
1700  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
1701  */
1702 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
1703 {
1704         u64 runtime, delta, now;
1705         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
1706         now = p->se.exec_start;
1707         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
1708
1709         if (p->last_task_numa_placement) {
1710                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
1711                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
1712         } else {
1713                 delta = p->se.avg.load_sum / p->se.load.weight;
1714                 *period = LOAD_AVG_MAX;
1715         }
1716
1717         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
1718         p->last_task_numa_placement = now;
1719
1720         return delta;
1721 }
1722
1723 /*
1724  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
1725  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
1726  * otherwise workloads might not converge.
1727  */
1728 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
1729 {
1730         nodemask_t nodes;
1731         int dist;
1732
1733         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
1734         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1735                 return nid;
1736
1737         /*
1738          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
1739          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
1740          * both the node itself, and on nearby nodes.
1741          */
1742         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1743                 unsigned long score, max_score = 0;
1744                 int node, max_node = nid;
1745
1746                 dist = sched_max_numa_distance;
1747
1748                 for_each_online_node(node) {
1749                         score = group_weight(p, node, dist);
1750                         if (score > max_score) {
1751                                 max_score = score;
1752                                 max_node = node;
1753                         }
1754                 }
1755                 return max_node;
1756         }
1757
1758         /*
1759          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
1760          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
1761          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
1762          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
1763          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
1764          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
1765          * keep the complexity of the search down.
1766          */
1767         nodes = node_online_map;
1768         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
1769                 unsigned long max_faults = 0;
1770                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
1771                 int a, b;
1772
1773                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
1774                 if (!find_numa_distance(dist))
1775                         continue;
1776
1777                 for_each_node_mask(a, nodes) {
1778                         unsigned long faults = 0;
1779                         nodemask_t this_group;
1780                         nodes_clear(this_group);
1781
1782                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
1783                         for_each_node_mask(b, nodes) {
1784                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
1785                                         faults += group_faults(p, b);
1786                                         node_set(b, this_group);
1787                                         node_clear(b, nodes);
1788                                 }
1789                         }
1790
1791                         /* Remember the top group. */
1792                         if (faults > max_faults) {
1793                                 max_faults = faults;
1794                                 max_group = this_group;
1795                                 /*
1796                                  * subtle: at the smallest distance there is
1797                                  * just one node left in each "group", the
1798                                  * winner is the preferred nid.
1799                                  */
1800                                 nid = a;
1801                         }
1802                 }
1803                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
1804                 if (!max_faults)
1805                         break;
1806                 nodes = max_group;
1807         }
1808         return nid;
1809 }
1810
1811 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
1812 {
1813         int seq, nid, max_nid = -1, max_group_nid = -1;
1814         unsigned long max_faults = 0, max_group_faults = 0;
1815         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
1816         unsigned long total_faults;
1817         u64 runtime, period;
1818         spinlock_t *group_lock = NULL;
1819
1820         /*
1821          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
1822          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
1823          * that the field is read in a single access:
1824          */
1825         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
1826         if (p->numa_scan_seq == seq)
1827                 return;
1828         p->numa_scan_seq = seq;
1829         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
1830
1831         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
1832                        p->numa_faults_locality[1];
1833         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
1834
1835         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
1836         if (p->numa_group) {
1837                 group_lock = &p->numa_group->lock;
1838                 spin_lock_irq(group_lock);
1839         }
1840
1841         /* Find the node with the highest number of faults */
1842         for_each_online_node(nid) {
1843                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
1844                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
1845                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
1846                 int priv;
1847
1848                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
1849                         long diff, f_diff, f_weight;
1850
1851                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
1852                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
1853                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
1854                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
1855
1856                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
1857                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
1858                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
1859                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
1860
1861                         /*
1862                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
1863                          * count according to CPU use, instead of by the raw
1864                          * number of faults. Tasks with little runtime have
1865                          * little over-all impact on throughput, and thus their
1866                          * faults are less important.
1867                          */
1868                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
1869                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
1870                                    (total_faults + 1);
1871                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
1872                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
1873
1874                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
1875                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
1876                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
1877                         p->total_numa_faults += diff;
1878                         if (p->numa_group) {
1879                                 /*
1880                                  * safe because we can only change our own group
1881                                  *
1882                                  * mem_idx represents the offset for a given
1883                                  * nid and priv in a specific region because it
1884                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
1885                                  */
1886                                 p->numa_group->faults[mem_idx] += diff;
1887                                 p->numa_group->faults_cpu[mem_idx] += f_diff;
1888                                 p->numa_group->total_faults += diff;
1889                                 group_faults += p->numa_group->faults[mem_idx];
1890                         }
1891                 }
1892
1893                 if (faults > max_faults) {
1894                         max_faults = faults;
1895                         max_nid = nid;
1896                 }
1897
1898                 if (group_faults > max_group_faults) {
1899                         max_group_faults = group_faults;
1900                         max_group_nid = nid;
1901                 }
1902         }
1903
1904         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
1905
1906         if (p->numa_group) {
1907                 update_numa_active_node_mask(p->numa_group);
1908                 spin_unlock_irq(group_lock);
1909                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_group_nid);
1910         }
1911
1912         if (max_faults) {
1913                 /* Set the new preferred node */
1914                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
1915                         sched_setnuma(p, max_nid);
1916
1917                 if (task_node(p) != p->numa_preferred_nid)
1918                         numa_migrate_preferred(p);
1919         }
1920 }
1921
1922 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
1923 {
1924         return atomic_inc_not_zero(&grp->refcount);
1925 }
1926
1927 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
1928 {
1929         if (atomic_dec_and_test(&grp->refcount))
1930                 kfree_rcu(grp, rcu);
1931 }
1932
1933 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
1934                         int *priv)
1935 {
1936         struct numa_group *grp, *my_grp;
1937         struct task_struct *tsk;
1938         bool join = false;
1939         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
1940         int i;
1941
1942         if (unlikely(!p->numa_group)) {
1943                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
1944                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
1945
1946                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
1947                 if (!grp)
1948                         return;
1949
1950                 atomic_set(&grp->refcount, 1);
1951                 spin_lock_init(&grp->lock);
1952                 grp->gid = p->pid;
1953                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
1954                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
1955                                                 nr_node_ids;
1956
1957                 node_set(task_node(current), grp->active_nodes);
1958
1959                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
1960                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
1961
1962                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
1963
1964                 grp->nr_tasks++;
1965                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
1966         }
1967
1968         rcu_read_lock();
1969         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
1970
1971         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
1972                 goto no_join;
1973
1974         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
1975         if (!grp)
1976                 goto no_join;
1977
1978         my_grp = p->numa_group;
1979         if (grp == my_grp)
1980                 goto no_join;
1981
1982         /*
1983          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
1984          * the other task will join us.
1985          */
1986         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
1987                 goto no_join;
1988
1989         /*
1990          * Tie-break on the grp address.
1991          */
1992         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
1993                 goto no_join;
1994
1995         /* Always join threads in the same process. */
1996         if (tsk->mm == current->mm)
1997                 join = true;
1998
1999         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
2000         if (flags & TNF_SHARED)
2001                 join = true;
2002
2003         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2004         *priv = !join;
2005
2006         if (join && !get_numa_group(grp))
2007                 goto no_join;
2008
2009         rcu_read_unlock();
2010
2011         if (!join)
2012                 return;
2013
2014         BUG_ON(irqs_disabled());
2015         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2016
2017         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2018                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2019                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
2020         }
2021         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2022         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
2023
2024         my_grp->nr_tasks--;
2025         grp->nr_tasks++;
2026
2027         spin_unlock(&my_grp->lock);
2028         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2029
2030         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2031
2032         put_numa_group(my_grp);
2033         return;
2034
2035 no_join:
2036         rcu_read_unlock();
2037         return;
2038 }
2039
2040 void task_numa_free(struct task_struct *p)
2041 {
2042         struct numa_group *grp = p->numa_group;
2043         void *numa_faults = p->numa_faults;
2044         unsigned long flags;
2045         int i;
2046
2047         if (grp) {
2048                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2049                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2050                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2051                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2052
2053                 grp->nr_tasks--;
2054                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2055                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2056                 put_numa_group(grp);
2057         }
2058
2059         p->numa_faults = NULL;
2060         kfree(numa_faults);
2061 }
2062
2063 /*
2064  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2065  */
2066 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2067 {
2068         struct task_struct *p = current;
2069         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2070         int cpu_node = task_node(current);
2071         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2072         int priv;
2073
2074         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2075                 return;
2076
2077         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2078         if (!p->mm)
2079                 return;
2080
2081         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2082         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2083                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2084                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2085
2086                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2087                 if (!p->numa_faults)
2088                         return;
2089
2090                 p->total_numa_faults = 0;
2091                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2092         }
2093
2094         /*
2095          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2096          * to be private if the accessing pid has not changed
2097          */
2098         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2099                 priv = 1;
2100         } else {
2101                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2102                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2103                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2104         }
2105
2106         /*
2107          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2108          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2109          * actively using should be counted as local. This allows the
2110          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2111          */
2112         if (!priv && !local && p->numa_group &&
2113                         node_isset(cpu_node, p->numa_group->active_nodes) &&
2114                         node_isset(mem_node, p->numa_group->active_nodes))
2115                 local = 1;
2116
2117         task_numa_placement(p);
2118
2119         /*
2120          * Retry task to preferred node migration periodically, in case it
2121          * case it previously failed, or the scheduler moved us.
2122          */
2123         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry))
2124                 numa_migrate_preferred(p);
2125
2126         if (migrated)
2127                 p->numa_pages_migrated += pages;
2128         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
2129                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
2130
2131         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2132         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2133         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2134 }
2135
2136 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2137 {
2138         /*
2139          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
2140          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
2141          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
2142          * much of an issue though, since this is just used for
2143          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
2144          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
2145          */
2146         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
2147         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2148 }
2149
2150 /*
2151  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2152  * Triggered from task_tick_numa().
2153  */
2154 void task_numa_work(struct callback_head *work)
2155 {
2156         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2157         struct task_struct *p = current;
2158         struct mm_struct *mm = p->mm;
2159         struct vm_area_struct *vma;
2160         unsigned long start, end;
2161         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2162         long pages, virtpages;
2163
2164         WARN_ON_ONCE(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2165
2166         work->next = work; /* protect against double add */
2167         /*
2168          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2169          *
2170          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2171          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2172          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2173          * work.
2174          */
2175         if (p->flags & PF_EXITING)
2176                 return;
2177
2178         if (!mm->numa_next_scan) {
2179                 mm->numa_next_scan = now +
2180                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2181         }
2182
2183         /*
2184          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2185          */
2186         migrate = mm->numa_next_scan;
2187         if (time_before(now, migrate))
2188                 return;
2189
2190         if (p->numa_scan_period == 0) {
2191                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2192                 p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
2193         }
2194
2195         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2196         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2197                 return;
2198
2199         /*
2200          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2201          * the next time around.
2202          */
2203         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2204
2205         start = mm->numa_scan_offset;
2206         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2207         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2208         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
2209         if (!pages)
2210                 return;
2211
2212
2213         down_read(&mm->mmap_sem);
2214         vma = find_vma(mm, start);
2215         if (!vma) {
2216                 reset_ptenuma_scan(p);
2217                 start = 0;
2218                 vma = mm->mmap;
2219         }
2220         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
2221                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
2222                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2223                         continue;
2224                 }
2225
2226                 /*
2227                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
2228                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
2229                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
2230                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
2231                  */
2232                 if (!vma->vm_mm ||
2233                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
2234                         continue;
2235
2236                 /*
2237                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2238                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2239                  */
2240                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
2241                         continue;
2242
2243                 do {
2244                         start = max(start, vma->vm_start);
2245                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2246                         end = min(end, vma->vm_end);
2247                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
2248
2249                         /*
2250                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
2251                          * hpages that have at least one present PTE that
2252                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
2253                          * areas that are unused or already full of prot_numa
2254                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
2255                          * areas faster.
2256                          */
2257                         if (nr_pte_updates)
2258                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2259                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2260
2261                         start = end;
2262                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
2263                                 goto out;
2264
2265                         cond_resched();
2266                 } while (end != vma->vm_end);
2267         }
2268
2269 out:
2270         /*
2271          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2272          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2273          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2274          * scanner to the start so check it now.
2275          */
2276         if (vma)
2277                 mm->numa_scan_offset = start;
2278         else
2279                 reset_ptenuma_scan(p);
2280         up_read(&mm->mmap_sem);
2281 }
2282
2283 /*
2284  * Drive the periodic memory faults..
2285  */
2286 void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2287 {
2288         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2289         u64 period, now;
2290
2291         /*
2292          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2293          */
2294         if (!curr->mm || (curr->flags & PF_EXITING) || work->next != work)
2295                 return;
2296
2297         /*
2298          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2299          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2300          * task needs to have done some actual work before we bother with
2301          * NUMA placement.
2302          */
2303         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2304         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2305
2306         if (now > curr->node_stamp + period) {
2307                 if (!curr->node_stamp)
2308                         curr->numa_scan_period = task_scan_min(curr);
2309                 curr->node_stamp += period;
2310
2311                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan)) {
2312                         init_task_work(work, task_numa_work); /* TODO: move this into sched_fork() */
2313                         task_work_add(curr, work, true);
2314                 }
2315         }
2316 }
2317 #else
2318 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2319 {
2320 }
2321
2322 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2323 {
2324 }
2325
2326 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2327 {
2328 }
2329 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2330
2331 static void
2332 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2333 {
2334         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2335         if (!parent_entity(se))
2336                 update_load_add(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2337 #ifdef CONFIG_SMP
2338         if (entity_is_task(se)) {
2339                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2340
2341                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2342                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2343         }
2344 #endif
2345         cfs_rq->nr_running++;
2346 }
2347
2348 static void
2349 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2350 {
2351         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2352         if (!parent_entity(se))
2353                 update_load_sub(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2354         if (entity_is_task(se)) {
2355                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
2356                 list_del_init(&se->group_node);
2357         }
2358         cfs_rq->nr_running--;
2359 }
2360
2361 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2362 # ifdef CONFIG_SMP
2363 static inline long calc_tg_weight(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq)
2364 {
2365         long tg_weight;
2366
2367         /*
2368          * Use this CPU's real-time load instead of the last load contribution
2369          * as the updating of the contribution is delayed, and we will use the
2370          * the real-time load to calc the share. See update_tg_load_avg().
2371          */
2372         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
2373         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2374         tg_weight += cfs_rq->load.weight;
2375
2376         return tg_weight;
2377 }
2378
2379 static long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2380 {
2381         long tg_weight, load, shares;
2382
2383         tg_weight = calc_tg_weight(tg, cfs_rq);
2384         load = cfs_rq->load.weight;
2385
2386         shares = (tg->shares * load);
2387         if (tg_weight)
2388                 shares /= tg_weight;
2389
2390         if (shares < MIN_SHARES)
2391                 shares = MIN_SHARES;
2392         if (shares > tg->shares)
2393                 shares = tg->shares;
2394
2395         return shares;
2396 }
2397 # else /* CONFIG_SMP */
2398 static inline long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2399 {
2400         return tg->shares;
2401 }
2402 # endif /* CONFIG_SMP */
2403 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
2404                             unsigned long weight)
2405 {
2406         if (se->on_rq) {
2407                 /* commit outstanding execution time */
2408                 if (cfs_rq->curr == se)
2409                         update_curr(cfs_rq);
2410                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2411         }
2412
2413         update_load_set(&se->load, weight);
2414
2415         if (se->on_rq)
2416                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2417 }
2418
2419 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
2420
2421 static void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2422 {
2423         struct task_group *tg;
2424         struct sched_entity *se;
2425         long shares;
2426
2427         tg = cfs_rq->tg;
2428         se = tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
2429         if (!se || throttled_hierarchy(cfs_rq))
2430                 return;
2431 #ifndef CONFIG_SMP
2432         if (likely(se->load.weight == tg->shares))
2433                 return;
2434 #endif
2435         shares = calc_cfs_shares(cfs_rq, tg);
2436
2437         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
2438 }
2439 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2440 static inline void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2441 {
2442 }
2443 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2444
2445 #ifdef CONFIG_SMP
2446 /* Precomputed fixed inverse multiplies for multiplication by y^n */
2447 static const u32 runnable_avg_yN_inv[] = {
2448         0xffffffff, 0xfa83b2da, 0xf5257d14, 0xefe4b99a, 0xeac0c6e6, 0xe5b906e6,
2449         0xe0ccdeeb, 0xdbfbb796, 0xd744fcc9, 0xd2a81d91, 0xce248c14, 0xc9b9bd85,
2450         0xc5672a10, 0xc12c4cc9, 0xbd08a39e, 0xb8fbaf46, 0xb504f333, 0xb123f581,
2451         0xad583ee9, 0xa9a15ab4, 0xa5fed6a9, 0xa2704302, 0x9ef5325f, 0x9b8d39b9,
2452         0x9837f050, 0x94f4efa8, 0x91c3d373, 0x8ea4398a, 0x8b95c1e3, 0x88980e80,
2453         0x85aac367, 0x82cd8698,
2454 };
2455
2456 /*
2457  * Precomputed \Sum y^k { 1<=k<=n }.  These are floor(true_value) to prevent
2458  * over-estimates when re-combining.
2459  */
2460 static const u32 runnable_avg_yN_sum[] = {
2461             0, 1002, 1982, 2941, 3880, 4798, 5697, 6576, 7437, 8279, 9103,
2462          9909,10698,11470,12226,12966,13690,14398,15091,15769,16433,17082,
2463         17718,18340,18949,19545,20128,20698,21256,21802,22336,22859,23371,
2464 };
2465
2466 /*
2467  * Approximate:
2468  *   val * y^n,    where y^32 ~= 0.5 (~1 scheduling period)
2469  */
2470 static __always_inline u64 decay_load(u64 val, u64 n)
2471 {
2472         unsigned int local_n;
2473
2474         if (!n)
2475                 return val;
2476         else if (unlikely(n > LOAD_AVG_PERIOD * 63))
2477                 return 0;
2478
2479         /* after bounds checking we can collapse to 32-bit */
2480         local_n = n;
2481
2482         /*
2483          * As y^PERIOD = 1/2, we can combine
2484          *    y^n = 1/2^(n/PERIOD) * y^(n%PERIOD)
2485          * With a look-up table which covers y^n (n<PERIOD)
2486          *
2487          * To achieve constant time decay_load.
2488          */
2489         if (unlikely(local_n >= LOAD_AVG_PERIOD)) {
2490                 val >>= local_n / LOAD_AVG_PERIOD;
2491                 local_n %= LOAD_AVG_PERIOD;
2492         }
2493
2494         val = mul_u64_u32_shr(val, runnable_avg_yN_inv[local_n], 32);
2495         return val;
2496 }
2497
2498 /*
2499  * For updates fully spanning n periods, the contribution to runnable
2500  * average will be: \Sum 1024*y^n
2501  *
2502  * We can compute this reasonably efficiently by combining:
2503  *   y^PERIOD = 1/2 with precomputed \Sum 1024*y^n {for  n <PERIOD}
2504  */
2505 static u32 __compute_runnable_contrib(u64 n)
2506 {
2507         u32 contrib = 0;
2508
2509         if (likely(n <= LOAD_AVG_PERIOD))
2510                 return runnable_avg_yN_sum[n];
2511         else if (unlikely(n >= LOAD_AVG_MAX_N))
2512                 return LOAD_AVG_MAX;
2513
2514         /* Compute \Sum k^n combining precomputed values for k^i, \Sum k^j */
2515         do {
2516                 contrib /= 2; /* y^LOAD_AVG_PERIOD = 1/2 */
2517                 contrib += runnable_avg_yN_sum[LOAD_AVG_PERIOD];
2518
2519                 n -= LOAD_AVG_PERIOD;
2520         } while (n > LOAD_AVG_PERIOD);
2521
2522         contrib = decay_load(contrib, n);
2523         return contrib + runnable_avg_yN_sum[n];
2524 }
2525
2526 #if (SCHED_LOAD_SHIFT - SCHED_LOAD_RESOLUTION) != 10 || SCHED_CAPACITY_SHIFT != 10
2527 #error "load tracking assumes 2^10 as unit"
2528 #endif
2529
2530 #define cap_scale(v, s) ((v)*(s) >> SCHED_CAPACITY_SHIFT)
2531
2532 /*
2533  * We can represent the historical contribution to runnable average as the
2534  * coefficients of a geometric series.  To do this we sub-divide our runnable
2535  * history into segments of approximately 1ms (1024us); label the segment that
2536  * occurred N-ms ago p_N, with p_0 corresponding to the current period, e.g.
2537  *
2538  * [<- 1024us ->|<- 1024us ->|<- 1024us ->| ...
2539  *      p0            p1           p2
2540  *     (now)       (~1ms ago)  (~2ms ago)
2541  *
2542  * Let u_i denote the fraction of p_i that the entity was runnable.
2543  *
2544  * We then designate the fractions u_i as our co-efficients, yielding the
2545  * following representation of historical load:
2546  *   u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + u_3*y^3 + ...
2547  *
2548  * We choose y based on the with of a reasonably scheduling period, fixing:
2549  *   y^32 = 0.5
2550  *
2551  * This means that the contribution to load ~32ms ago (u_32) will be weighted
2552  * approximately half as much as the contribution to load within the last ms
2553  * (u_0).
2554  *
2555  * When a period "rolls over" and we have new u_0`, multiplying the previous
2556  * sum again by y is sufficient to update:
2557  *   load_avg = u_0` + y*(u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... )
2558  *            = u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... [re-labeling u_i --> u_{i+1}]
2559  */
2560 static __always_inline int
2561 __update_load_avg(u64 now, int cpu, struct sched_avg *sa,
2562                   unsigned long weight, int running, struct cfs_rq *cfs_rq)
2563 {
2564         u64 delta, scaled_delta, periods;
2565         u32 contrib;
2566         unsigned int delta_w, scaled_delta_w, decayed = 0;
2567         unsigned long scale_freq, scale_cpu;
2568
2569         delta = now - sa->last_update_time;
2570         /*
2571          * This should only happen when time goes backwards, which it
2572          * unfortunately does during sched clock init when we swap over to TSC.
2573          */
2574         if ((s64)delta < 0) {
2575                 sa->last_update_time = now;
2576                 return 0;
2577         }
2578
2579         /*
2580          * Use 1024ns as the unit of measurement since it's a reasonable
2581          * approximation of 1us and fast to compute.
2582          */
2583         delta >>= 10;
2584         if (!delta)
2585                 return 0;
2586         sa->last_update_time = now;
2587
2588         scale_freq = arch_scale_freq_capacity(NULL, cpu);
2589         scale_cpu = arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu);
2590
2591         /* delta_w is the amount already accumulated against our next period */
2592         delta_w = sa->period_contrib;
2593         if (delta + delta_w >= 1024) {
2594                 decayed = 1;
2595
2596                 /* how much left for next period will start over, we don't know yet */
2597                 sa->period_contrib = 0;
2598
2599                 /*
2600                  * Now that we know we're crossing a period boundary, figure
2601                  * out how much from delta we need to complete the current
2602                  * period and accrue it.
2603                  */
2604                 delta_w = 1024 - delta_w;
2605                 scaled_delta_w = cap_scale(delta_w, scale_freq);
2606                 if (weight) {
2607                         sa->load_sum += weight * scaled_delta_w;
2608                         if (cfs_rq) {
2609                                 cfs_rq->runnable_load_sum +=
2610                                                 weight * scaled_delta_w;
2611                         }
2612                 }
2613                 if (running)
2614                         sa->util_sum += scaled_delta_w * scale_cpu;
2615
2616                 delta -= delta_w;
2617
2618                 /* Figure out how many additional periods this update spans */
2619                 periods = delta / 1024;
2620                 delta %= 1024;
2621
2622                 sa->load_sum = decay_load(sa->load_sum, periods + 1);
2623                 if (cfs_rq) {
2624                         cfs_rq->runnable_load_sum =
2625                                 decay_load(cfs_rq->runnable_load_sum, periods + 1);
2626                 }
2627                 sa->util_sum = decay_load((u64)(sa->util_sum), periods + 1);
2628
2629                 /* Efficiently calculate \sum (1..n_period) 1024*y^i */
2630                 contrib = __compute_runnable_contrib(periods);
2631                 contrib = cap_scale(contrib, scale_freq);
2632                 if (weight) {
2633                         sa->load_sum += weight * contrib;
2634                         if (cfs_rq)
2635                                 cfs_rq->runnable_load_sum += weight * contrib;
2636                 }
2637                 if (running)
2638                         sa->util_sum += contrib * scale_cpu;
2639         }
2640
2641         /* Remainder of delta accrued against u_0` */
2642         scaled_delta = cap_scale(delta, scale_freq);
2643         if (weight) {
2644                 sa->load_sum += weight * scaled_delta;
2645                 if (cfs_rq)
2646                         cfs_rq->runnable_load_sum += weight * scaled_delta;
2647         }
2648         if (running)
2649                 sa->util_sum += scaled_delta * scale_cpu;
2650
2651         sa->period_contrib += delta;
2652
2653         if (decayed) {
2654                 sa->load_avg = div_u64(sa->load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2655                 if (cfs_rq) {
2656                         cfs_rq->runnable_load_avg =
2657                                 div_u64(cfs_rq->runnable_load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2658                 }
2659                 sa->util_avg = sa->util_sum / LOAD_AVG_MAX;
2660         }
2661
2662         return decayed;
2663 }
2664
2665 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2666 /*
2667  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share (which is done)
2668  * and effective_load (which is not done because it is too costly).
2669  */
2670 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
2671 {
2672         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2673
2674         if (force || abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
2675                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
2676                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
2677         }
2678 }
2679
2680 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2681 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force) {}
2682 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2683
2684 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
2685
2686 /* Group cfs_rq's load_avg is used for task_h_load and update_cfs_share */
2687 static inline int update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq)
2688 {
2689         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
2690         int decayed, removed = 0;
2691
2692         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_load_avg)) {
2693                 s64 r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
2694                 sa->load_avg = max_t(long, sa->load_avg - r, 0);
2695                 sa->load_sum = max_t(s64, sa->load_sum - r * LOAD_AVG_MAX, 0);
2696                 removed = 1;
2697         }
2698
2699         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_util_avg)) {
2700                 long r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
2701                 sa->util_avg = max_t(long, sa->util_avg - r, 0);
2702                 sa->util_sum = max_t(s32, sa->util_sum - r * LOAD_AVG_MAX, 0);
2703         }
2704
2705         decayed = __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
2706                 scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->curr != NULL, cfs_rq);
2707
2708 #ifndef CONFIG_64BIT
2709         smp_wmb();
2710         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
2711 #endif
2712
2713         return decayed || removed;
2714 }
2715
2716 /* Update task and its cfs_rq load average */
2717 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int update_tg)
2718 {
2719         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2720         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2721         int cpu = cpu_of(rq_of(cfs_rq));
2722
2723         /*
2724          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
2725          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
2726          */
2727         __update_load_avg(now, cpu, &se->avg,
2728                           se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2729                           cfs_rq->curr == se, NULL);
2730
2731         if (update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq) && update_tg)
2732                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
2733 }
2734
2735 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2736 {
2737         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
2738                 goto skip_aging;
2739
2740         /*
2741          * If we got migrated (either between CPUs or between cgroups) we'll
2742          * have aged the average right before clearing @last_update_time.
2743          */
2744         if (se->avg.last_update_time) {
2745                 __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
2746                                   &se->avg, 0, 0, NULL);
2747
2748                 /*
2749                  * XXX: we could have just aged the entire load away if we've been
2750                  * absent from the fair class for too long.
2751                  */
2752         }
2753
2754 skip_aging:
2755         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
2756         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
2757         cfs_rq->avg.load_sum += se->avg.load_sum;
2758         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
2759         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
2760 }
2761
2762 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2763 {
2764         __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
2765                           &se->avg, se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2766                           cfs_rq->curr == se, NULL);
2767
2768         cfs_rq->avg.load_avg = max_t(long, cfs_rq->avg.load_avg - se->avg.load_avg, 0);
2769         cfs_rq->avg.load_sum = max_t(s64,  cfs_rq->avg.load_sum - se->avg.load_sum, 0);
2770         cfs_rq->avg.util_avg = max_t(long, cfs_rq->avg.util_avg - se->avg.util_avg, 0);
2771         cfs_rq->avg.util_sum = max_t(s32,  cfs_rq->avg.util_sum - se->avg.util_sum, 0);
2772 }
2773
2774 /* Add the load generated by se into cfs_rq's load average */
2775 static inline void
2776 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2777 {
2778         struct sched_avg *sa = &se->avg;
2779         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2780         int migrated, decayed;
2781
2782         migrated = !sa->last_update_time;
2783         if (!migrated) {
2784                 __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
2785                         se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2786                         cfs_rq->curr == se, NULL);
2787         }
2788
2789         decayed = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
2790
2791         cfs_rq->runnable_load_avg += sa->load_avg;
2792         cfs_rq->runnable_load_sum += sa->load_sum;
2793
2794         if (migrated)
2795                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
2796
2797         if (decayed || migrated)
2798                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
2799 }
2800
2801 /* Remove the runnable load generated by se from cfs_rq's runnable load average */
2802 static inline void
2803 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2804 {
2805         update_load_avg(se, 1);
2806
2807         cfs_rq->runnable_load_avg =
2808                 max_t(long, cfs_rq->runnable_load_avg - se->avg.load_avg, 0);
2809         cfs_rq->runnable_load_sum =
2810                 max_t(s64,  cfs_rq->runnable_load_sum - se->avg.load_sum, 0);
2811 }
2812
2813 #ifndef CONFIG_64BIT
2814 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
2815 {
2816         u64 last_update_time_copy;
2817         u64 last_update_time;
2818
2819         do {
2820                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
2821                 smp_rmb();
2822                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
2823         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
2824
2825         return last_update_time;
2826 }
2827 #else
2828 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
2829 {
2830         return cfs_rq->avg.last_update_time;
2831 }
2832 #endif
2833
2834 /*
2835  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
2836  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
2837  */
2838 void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
2839 {
2840         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2841         u64 last_update_time;
2842
2843         /*
2844          * Newly created task or never used group entity should not be removed
2845          * from its (source) cfs_rq
2846          */
2847         if (se->avg.last_update_time == 0)
2848                 return;
2849
2850         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
2851
2852         __update_load_avg(last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), &se->avg, 0, 0, NULL);
2853         atomic_long_add(se->avg.load_avg, &cfs_rq->removed_load_avg);
2854         atomic_long_add(se->avg.util_avg, &cfs_rq->removed_util_avg);
2855 }
2856
2857 /*
2858  * Update the rq's load with the elapsed running time before entering
2859  * idle. if the last scheduled task is not a CFS task, idle_enter will
2860  * be the only way to update the runnable statistic.
2861  */
2862 void idle_enter_fair(struct rq *this_rq)
2863 {
2864 }
2865
2866 /*
2867  * Update the rq's load with the elapsed idle time before a task is
2868  * scheduled. if the newly scheduled task is not a CFS task, idle_exit will
2869  * be the only way to update the runnable statistic.
2870  */
2871 void idle_exit_fair(struct rq *this_rq)
2872 {
2873 }
2874
2875 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
2876 {
2877         return cfs_rq->runnable_load_avg;
2878 }
2879
2880 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
2881 {
2882         return cfs_rq->avg.load_avg;
2883 }
2884
2885 static int idle_balance(struct rq *this_rq);
2886
2887 #else /* CONFIG_SMP */
2888
2889 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int update_tg) {}
2890 static inline void
2891 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2892 static inline void
2893 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2894 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
2895
2896 static inline void
2897 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2898 static inline void
2899 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2900
2901 static inline int idle_balance(struct rq *rq)
2902 {
2903         return 0;
2904 }
2905
2906 #endif /* CONFIG_SMP */
2907
2908 static void enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2909 {
2910 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
2911         struct task_struct *tsk = NULL;
2912
2913         if (entity_is_task(se))
2914                 tsk = task_of(se);
2915
2916         if (se->statistics.sleep_start) {
2917                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.sleep_start;
2918
2919                 if ((s64)delta < 0)
2920                         delta = 0;
2921
2922                 if (unlikely(delta > se->statistics.sleep_max))
2923                         se->statistics.sleep_max = delta;
2924
2925                 se->statistics.sleep_start = 0;
2926                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
2927
2928                 if (tsk) {
2929                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
2930                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
2931                 }
2932         }
2933         if (se->statistics.block_start) {
2934                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.block_start;
2935
2936                 if ((s64)delta < 0)
2937                         delta = 0;
2938
2939                 if (unlikely(delta > se->statistics.block_max))
2940                         se->statistics.block_max = delta;
2941
2942                 se->statistics.block_start = 0;
2943                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
2944
2945                 if (tsk) {
2946                         if (tsk->in_iowait) {
2947                                 se->statistics.iowait_sum += delta;
2948                                 se->statistics.iowait_count++;
2949                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
2950                         }
2951
2952                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
2953
2954                         /*
2955                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
2956                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
2957                          * amount of time that the task spent sleeping:
2958                          */
2959                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
2960                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
2961                                                 (void *)get_wchan(tsk),
2962                                                 delta >> 20);
2963                         }
2964                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
2965                 }
2966         }
2967 #endif
2968 }
2969
2970 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2971 {
2972 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
2973         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
2974
2975         if (d < 0)
2976                 d = -d;
2977
2978         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
2979                 schedstat_inc(cfs_rq, nr_spread_over);
2980 #endif
2981 }
2982
2983 static void
2984 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
2985 {
2986         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
2987
2988         /*
2989          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
2990          * however the extra weight of the new task will slow them down a
2991          * little, place the new task so that it fits in the slot that
2992          * stays open at the end.
2993          */
2994         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
2995                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
2996
2997         /* sleeps up to a single latency don't count. */
2998         if (!initial) {
2999                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
3000
3001                 /*
3002                  * Halve their sleep time's effect, to allow
3003                  * for a gentler effect of sleepers:
3004                  */
3005                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
3006                         thresh >>= 1;
3007
3008                 vruntime -= thresh;
3009         }
3010
3011         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
3012         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
3013 }
3014
3015 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
3016
3017 static void
3018 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3019 {
3020         /*
3021          * Update the normalized vruntime before updating min_vruntime
3022          * through calling update_curr().
3023          */
3024         if (!(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_WAKING))
3025                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3026
3027         /*
3028          * Update run-time statistics of the 'current'.
3029          */
3030         update_curr(cfs_rq);
3031         enqueue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3032         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
3033         update_cfs_shares(cfs_rq);
3034
3035         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP) {
3036                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
3037                 enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
3038         }
3039
3040         update_stats_enqueue(cfs_rq, se);
3041         check_spread(cfs_rq, se);
3042         if (se != cfs_rq->curr)
3043                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
3044         se->on_rq = 1;
3045
3046         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
3047                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
3048                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
3049         }
3050 }
3051
3052 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
3053 {
3054         for_each_sched_entity(se) {
3055                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3056                 if (cfs_rq->last != se)
3057                         break;
3058
3059                 cfs_rq->last = NULL;
3060         }
3061 }
3062
3063 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
3064 {
3065         for_each_sched_entity(se) {
3066                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3067                 if (cfs_rq->next != se)
3068                         break;
3069
3070                 cfs_rq->next = NULL;
3071         }
3072 }
3073
3074 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
3075 {
3076         for_each_sched_entity(se) {
3077                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3078                 if (cfs_rq->skip != se)
3079                         break;
3080
3081                 cfs_rq->skip = NULL;
3082         }
3083 }
3084
3085 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3086 {
3087         if (cfs_rq->last == se)
3088                 __clear_buddies_last(se);
3089
3090         if (cfs_rq->next == se)
3091                 __clear_buddies_next(se);
3092
3093         if (cfs_rq->skip == se)
3094                 __clear_buddies_skip(se);
3095 }
3096
3097 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3098
3099 static void
3100 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3101 {
3102         /*
3103          * Update run-time statistics of the 'current'.
3104          */
3105         update_curr(cfs_rq);
3106         dequeue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3107
3108         update_stats_dequeue(cfs_rq, se);
3109         if (flags & DEQUEUE_SLEEP) {
3110 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3111                 if (entity_is_task(se)) {
3112                         struct task_struct *tsk = task_of(se);
3113
3114                         if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
3115                                 se->statistics.sleep_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
3116                         if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
3117                                 se->statistics.block_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
3118                 }
3119 #endif
3120         }
3121
3122         clear_buddies(cfs_rq, se);
3123
3124         if (se != cfs_rq->curr)
3125                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3126         se->on_rq = 0;
3127         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
3128
3129         /*
3130          * Normalize the entity after updating the min_vruntime because the
3131          * update can refer to the ->curr item and we need to reflect this
3132          * movement in our normalized position.
3133          */
3134         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
3135                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
3136
3137         /* return excess runtime on last dequeue */
3138         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3139
3140         update_min_vruntime(cfs_rq);
3141         update_cfs_shares(cfs_rq);
3142 }
3143
3144 /*
3145  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
3146  */
3147 static void
3148 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3149 {
3150         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
3151         struct sched_entity *se;
3152         s64 delta;
3153
3154         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
3155         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
3156         if (delta_exec > ideal_runtime) {
3157                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3158                 /*
3159                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
3160                  * re-elected due to buddy favours.
3161                  */
3162                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
3163                 return;
3164         }
3165
3166         /*
3167          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
3168          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
3169          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
3170          */
3171         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
3172                 return;
3173
3174         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
3175         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
3176
3177         if (delta < 0)
3178                 return;
3179
3180         if (delta > ideal_runtime)
3181                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3182 }
3183
3184 static void
3185 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3186 {
3187         /* 'current' is not kept within the tree. */
3188         if (se->on_rq) {
3189                 /*
3190                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
3191                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
3192                  * runqueue.
3193                  */
3194                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
3195                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3196                 update_load_avg(se, 1);
3197         }
3198
3199         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
3200         cfs_rq->curr = se;
3201 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3202         /*
3203          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
3204          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
3205          * when there are only lesser-weight tasks around):
3206          */
3207         if (rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
3208                 se->statistics.slice_max = max(se->statistics.slice_max,
3209                         se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime);
3210         }
3211 #endif
3212         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
3213 }
3214
3215 static int
3216 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
3217
3218 /*
3219  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
3220  * 1) keep things fair between processes/task groups
3221  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
3222  * 3) pick the "last" process, for cache locality
3223  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
3224  */
3225 static struct sched_entity *
3226 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3227 {
3228         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
3229         struct sched_entity *se;
3230
3231         /*
3232          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
3233          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
3234          */
3235         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
3236                 left = curr;
3237
3238         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
3239
3240         /*
3241          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
3242          * be done without getting too unfair.
3243          */
3244         if (cfs_rq->skip == se) {
3245                 struct sched_entity *second;
3246
3247                 if (se == curr) {
3248                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
3249                 } else {
3250                         second = __pick_next_entity(se);
3251                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
3252                                 second = curr;
3253                 }
3254
3255                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
3256                         se = second;
3257         }
3258
3259         /*
3260          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
3261          */
3262         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
3263                 se = cfs_rq->last;
3264
3265         /*
3266          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
3267          */
3268         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
3269                 se = cfs_rq->next;
3270
3271         clear_buddies(cfs_rq, se);
3272
3273         return se;
3274 }
3275
3276 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3277
3278 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
3279 {
3280         /*
3281          * If still on the runqueue then deactivate_task()
3282          * was not called and update_curr() has to be done:
3283          */
3284         if (prev->on_rq)
3285                 update_curr(cfs_rq);
3286
3287         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
3288         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3289
3290         check_spread(cfs_rq, prev);
3291         if (prev->on_rq) {
3292                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
3293                 /* Put 'current' back into the tree. */
3294                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
3295                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
3296                 update_load_avg(prev, 0);
3297         }
3298         cfs_rq->curr = NULL;
3299 }
3300
3301 static void
3302 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
3303 {
3304         /*
3305          * Update run-time statistics of the 'current'.
3306          */
3307         update_curr(cfs_rq);
3308
3309         /*
3310          * Ensure that runnable average is periodically updated.
3311          */
3312         update_load_avg(curr, 1);
3313         update_cfs_shares(cfs_rq);
3314
3315 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
3316         /*
3317          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
3318          * validating it and just reschedule.
3319          */
3320         if (queued) {
3321                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3322                 return;
3323         }
3324         /*
3325          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
3326          */
3327         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
3328                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
3329                 return;
3330 #endif
3331
3332         if (cfs_rq->nr_running > 1)
3333                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
3334 }
3335
3336
3337 /**************************************************
3338  * CFS bandwidth control machinery
3339  */
3340
3341 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
3342
3343 #ifdef HAVE_JUMP_LABEL
3344 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
3345
3346 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
3347 {
3348         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
3349 }
3350
3351 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
3352 {
3353         static_key_slow_inc(&__cfs_bandwidth_used);
3354 }
3355
3356 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
3357 {
3358         static_key_slow_dec(&__cfs_bandwidth_used);
3359 }
3360 #else /* HAVE_JUMP_LABEL */
3361 static bool cfs_bandwidth_used(void)
3362 {
3363         return true;
3364 }
3365
3366 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
3367 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
3368 #endif /* HAVE_JUMP_LABEL */
3369
3370 /*
3371  * default period for cfs group bandwidth.
3372  * default: 0.1s, units: nanoseconds
3373  */
3374 static inline u64 default_cfs_period(void)
3375 {
3376         return 100000000ULL;
3377 }
3378
3379 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
3380 {
3381         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
3382 }
3383
3384 /*
3385  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
3386  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
3387  * additional synchronization around rq->lock.
3388  *
3389  * requires cfs_b->lock
3390  */
3391 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3392 {
3393         u64 now;
3394
3395         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3396                 return;
3397
3398         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
3399         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
3400         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
3401 }
3402
3403 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
3404 {
3405         return &tg->cfs_bandwidth;
3406 }
3407
3408 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
3409 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
3410 {
3411         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
3412                 return cfs_rq->throttled_clock_task;
3413
3414         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
3415 }
3416
3417 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
3418 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3419 {
3420         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
3421         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
3422         u64 amount = 0, min_amount, expires;
3423
3424         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
3425         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
3426
3427         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3428         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3429                 amount = min_amount;
3430         else {
3431                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3432
3433                 if (cfs_b->runtime > 0) {
3434                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
3435                         cfs_b->runtime -= amount;
3436                         cfs_b->idle = 0;
3437                 }
3438         }
3439         expires = cfs_b->runtime_expires;
3440         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3441
3442         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
3443         /*
3444          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
3445          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
3446          * issued.
3447          */
3448         if ((s64)(expires - cfs_rq->runtime_expires) > 0)
3449                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3450
3451         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
3452 }
3453
3454 /*
3455  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
3456  * fact that rq->clock snapshots this value.
3457  */
3458 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3459 {
3460         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3461
3462         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
3463         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
3464                 return;
3465
3466         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
3467                 return;
3468
3469         /*
3470          * If the local deadline has passed we have to consider the
3471          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
3472          * has not truly expired.
3473          *
3474          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
3475          * whether the global deadline has advanced. It is valid to compare
3476          * cfs_b->runtime_expires without any locks since we only care about
3477          * exact equality, so a partial write will still work.
3478          */
3479
3480         if (cfs_rq->runtime_expires != cfs_b->runtime_expires) {
3481                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
3482                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
3483         } else {
3484                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
3485                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
3486         }
3487 }
3488
3489 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3490 {
3491         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
3492         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
3493         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3494
3495         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3496                 return;
3497
3498         /*
3499          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
3500          * hierarchy can be throttled
3501          */
3502         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
3503                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3504 }
3505
3506 static __always_inline
3507 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3508 {
3509         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
3510                 return;
3511
3512         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
3513 }
3514
3515 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
3516 {
3517         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
3518 }
3519
3520 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
3521 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
3522 {
3523         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
3524 }
3525
3526 /*
3527  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
3528  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
3529  * load-balance operations.
3530  */
3531 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
3532                                     int src_cpu, int dest_cpu)
3533 {
3534         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
3535
3536         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
3537         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
3538
3539         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
3540                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
3541 }
3542
3543 /* updated child weight may affect parent so we have to do this bottom up */
3544 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
3545 {
3546         struct rq *rq = data;
3547         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3548
3549         cfs_rq->throttle_count--;
3550 #ifdef CONFIG_SMP
3551         if (!cfs_rq->throttle_count) {
3552                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
3553                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
3554                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
3555         }
3556 #endif
3557
3558         return 0;
3559 }
3560
3561 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
3562 {
3563         struct rq *rq = data;
3564         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3565
3566         /* group is entering throttled state, stop time */
3567         if (!cfs_rq->throttle_count)
3568                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
3569         cfs_rq->throttle_count++;
3570
3571         return 0;
3572 }
3573
3574 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3575 {
3576         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3577         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3578         struct sched_entity *se;
3579         long task_delta, dequeue = 1;
3580         bool empty;
3581
3582         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
3583
3584         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
3585         rcu_read_lock();
3586         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
3587         rcu_read_unlock();
3588
3589         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3590         for_each_sched_entity(se) {
3591                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
3592                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
3593                 if (!se->on_rq)
3594                         break;
3595
3596                 if (dequeue)
3597                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
3598                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
3599
3600                 if (qcfs_rq->load.weight)
3601                         dequeue = 0;
3602         }
3603
3604         if (!se)
3605                 sub_nr_running(rq, task_delta);
3606
3607         cfs_rq->throttled = 1;
3608         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
3609         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3610         empty = list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3611
3612         /*
3613          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
3614          * distribute_cfs_runtime will not see us
3615          */
3616         list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
3617
3618         /*
3619          * If we're the first throttled task, make sure the bandwidth
3620          * timer is running.
3621          */
3622         if (empty)
3623                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3624
3625         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3626 }
3627
3628 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3629 {
3630         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3631         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3632         struct sched_entity *se;
3633         int enqueue = 1;
3634         long task_delta;
3635
3636         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
3637
3638         cfs_rq->throttled = 0;
3639
3640         update_rq_clock(rq);
3641
3642         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3643         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
3644         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
3645         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3646
3647         /* update hierarchical throttle state */
3648         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
3649
3650         if (!cfs_rq->load.weight)
3651                 return;
3652
3653         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3654         for_each_sched_entity(se) {
3655                 if (se->on_rq)
3656                         enqueue = 0;
3657
3658                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3659                 if (enqueue)
3660                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
3661                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
3662
3663                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3664                         break;
3665         }
3666
3667         if (!se)
3668                 add_nr_running(rq, task_delta);
3669
3670         /* determine whether we need to wake up potentially idle cpu */
3671         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
3672                 resched_curr(rq);
3673 }
3674
3675 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
3676                 u64 remaining, u64 expires)
3677 {
3678         struct cfs_rq *cfs_rq;
3679         u64 runtime;
3680         u64 starting_runtime = remaining;
3681
3682         rcu_read_lock();
3683         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
3684                                 throttled_list) {
3685                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3686
3687                 raw_spin_lock(&rq->lock);
3688                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3689                         goto next;
3690
3691                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
3692                 if (runtime > remaining)
3693                         runtime = remaining;
3694                 remaining -= runtime;
3695
3696                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
3697                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3698
3699                 /* we check whether we're throttled above */
3700                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
3701                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
3702
3703 next:
3704                 raw_spin_unlock(&rq->lock);
3705
3706                 if (!remaining)
3707                         break;
3708         }
3709         rcu_read_unlock();
3710
3711         return starting_runtime - remaining;
3712 }
3713
3714 /*
3715  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
3716  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
3717  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
3718  * used to track this state.
3719  */
3720 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
3721 {
3722         u64 runtime, runtime_expires;
3723         int throttled;
3724
3725         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
3726         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3727                 goto out_deactivate;
3728
3729         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3730         cfs_b->nr_periods += overrun;
3731
3732         /*
3733          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
3734          * we're going inactive then everything else can be deferred
3735          */
3736         if (cfs_b->idle && !throttled)
3737                 goto out_deactivate;
3738
3739         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
3740
3741         if (!throttled) {
3742                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
3743                 cfs_b->idle = 1;
3744                 return 0;
3745         }
3746
3747         /* account preceding periods in which throttling occurred */
3748         cfs_b->nr_throttled += overrun;
3749
3750         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
3751
3752         /*
3753          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
3754          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
3755          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
3756          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
3757          * only by limited amounts in that extreme case.
3758          */
3759         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
3760                 runtime = cfs_b->runtime;
3761                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3762                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
3763                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
3764                                                  runtime_expires);
3765                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3766
3767                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3768
3769                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
3770         }
3771
3772         /*
3773          * While we are ensured activity in the period following an
3774          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
3775          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
3776          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
3777          */
3778         cfs_b->idle = 0;
3779
3780         return 0;
3781
3782 out_deactivate:
3783         return 1;
3784 }
3785
3786 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
3787 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
3788 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
3789 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
3790 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
3791 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
3792
3793 /*
3794  * Are we near the end of the current quota period?
3795  *
3796  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
3797  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
3798  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
3799  */
3800 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
3801 {
3802         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
3803         u64 remaining;
3804
3805         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
3806         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
3807                 return 1;
3808
3809         /* is a quota refresh about to occur? */
3810         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
3811         if (remaining < min_expire)
3812                 return 1;
3813
3814         return 0;
3815 }
3816
3817 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3818 {
3819         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
3820
3821         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
3822         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
3823                 return;
3824
3825         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
3826                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
3827                         HRTIMER_MODE_REL);
3828 }
3829
3830 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
3831 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3832 {
3833         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3834         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
3835
3836         if (slack_runtime <= 0)
3837                 return;
3838
3839         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3840         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
3841             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
3842                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
3843
3844                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
3845                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
3846                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
3847                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
3848         }
3849         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3850
3851         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
3852         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
3853 }
3854
3855 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3856 {
3857         if (!cfs_bandwidth_used())
3858                 return;
3859
3860         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
3861                 return;
3862
3863         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3864 }
3865
3866 /*
3867  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
3868  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
3869  */
3870 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3871 {
3872         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
3873         u64 expires;
3874
3875         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
3876         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3877         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
3878                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3879                 return;
3880         }
3881
3882         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
3883                 runtime = cfs_b->runtime;
3884
3885         expires = cfs_b->runtime_expires;
3886         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3887
3888         if (!runtime)
3889                 return;
3890
3891         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
3892
3893         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3894         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
3895                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
3896         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3897 }
3898
3899 /*
3900  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
3901  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
3902  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
3903  */
3904 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
3905 {
3906         if (!cfs_bandwidth_used())
3907                 return;
3908
3909         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
3910         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
3911                 return;
3912
3913         /* ensure the group is not already throttled */
3914         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3915                 return;
3916
3917         /* update runtime allocation */
3918         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
3919         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
3920                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
3921 }
3922
3923 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
3924 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3925 {
3926         if (!cfs_bandwidth_used())
3927                 return false;
3928
3929         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3930                 return false;
3931
3932         /*
3933          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
3934          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
3935          */
3936         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3937                 return true;
3938
3939         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
3940         return true;
3941 }
3942
3943 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
3944 {
3945         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
3946                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
3947
3948         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
3949
3950         return HRTIMER_NORESTART;
3951 }
3952
3953 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
3954 {
3955         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
3956                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
3957         int overrun;
3958         int idle = 0;
3959
3960         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3961         for (;;) {
3962                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
3963                 if (!overrun)
3964                         break;
3965
3966                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
3967         }
3968         if (idle)
3969                 cfs_b->period_active = 0;
3970         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3971
3972         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
3973 }
3974
3975 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3976 {
3977         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
3978         cfs_b->runtime = 0;
3979         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
3980         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
3981
3982         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3983         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
3984         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
3985         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
3986         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
3987 }
3988
3989 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3990 {
3991         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
3992         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
3993 }
3994
3995 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3996 {
3997         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
3998
3999         if (!cfs_b->period_active) {
4000                 cfs_b->period_active = 1;
4001                 hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
4002                 hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4003         }
4004 }
4005
4006 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4007 {
4008         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
4009         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
4010                 return;
4011
4012         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
4013         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
4014 }
4015
4016 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
4017 {
4018         struct cfs_rq *cfs_rq;
4019
4020         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4021                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &cfs_rq->tg->cfs_bandwidth;
4022
4023                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4024                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
4025                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4026         }
4027 }
4028
4029 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
4030 {
4031         struct cfs_rq *cfs_rq;
4032
4033         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4034                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
4035                         continue;
4036
4037                 /*
4038                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
4039                  * there's some valid quota amount
4040                  */
4041                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
4042                 /*
4043                  * Offline rq is schedulable till cpu is completely disabled
4044                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
4045                  */
4046                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4047
4048                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4049                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4050         }
4051 }
4052
4053 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4054 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4055 {
4056         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
4057 }
4058
4059 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
4060 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
4061 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4062 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4063
4064 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4065 {
4066         return 0;
4067 }
4068
4069 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4070 {
4071         return 0;
4072 }
4073
4074 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4075                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4076 {
4077         return 0;
4078 }
4079
4080 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4081
4082 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4083 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4084 #endif
4085
4086 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4087 {
4088         return NULL;
4089 }
4090 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4091 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
4092 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
4093
4094 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4095
4096 /**************************************************
4097  * CFS operations on tasks:
4098  */
4099
4100 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4101 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4102 {
4103         struct sched_entity *se = &p->se;
4104         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4105
4106         WARN_ON(task_rq(p) != rq);
4107
4108         if (cfs_rq->nr_running > 1) {
4109                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
4110                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
4111                 s64 delta = slice - ran;
4112
4113                 if (delta < 0) {
4114                         if (rq->curr == p)
4115                                 resched_curr(rq);
4116                         return;
4117                 }
4118                 hrtick_start(rq, delta);
4119         }
4120 }
4121
4122 /*
4123  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
4124  * current task is from our class and nr_running is low enough
4125  * to matter.
4126  */
4127 static void hrtick_update(struct rq *rq)
4128 {
4129         struct task_struct *curr = rq->curr;
4130
4131         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
4132                 return;
4133
4134         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
4135                 hrtick_start_fair(rq, curr);
4136 }
4137 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
4138 static inline void
4139 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4140 {
4141 }
4142
4143 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
4144 {
4145 }
4146 #endif
4147
4148 static inline unsigned long boosted_cpu_util(int cpu);
4149
4150 static void update_capacity_of(int cpu)
4151 {
4152         unsigned long req_cap;
4153
4154         if (!sched_freq())
4155                 return;
4156
4157         /* Convert scale-invariant capacity to cpu. */
4158         req_cap = boosted_cpu_util(cpu);
4159         req_cap = req_cap * SCHED_CAPACITY_SCALE / capacity_orig_of(cpu);
4160         set_cfs_cpu_capacity(cpu, true, req_cap);
4161 }
4162
4163 static bool cpu_overutilized(int cpu);
4164
4165 /*
4166  * The enqueue_task method is called before nr_running is
4167  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
4168  * then put the task into the rbtree:
4169  */
4170 static void
4171 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4172 {
4173         struct cfs_rq *cfs_rq;
4174         struct sched_entity *se = &p->se;
4175         int task_new = flags & ENQUEUE_WAKEUP_NEW;
4176         int task_wakeup = flags & ENQUEUE_WAKEUP;
4177
4178         for_each_sched_entity(se) {
4179                 if (se->on_rq)
4180                         break;
4181                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4182                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
4183
4184                 /*
4185                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4186                  *
4187                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4188                  * post the final h_nr_running increment below.
4189                 */
4190                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4191                         break;
4192                 cfs_rq->h_nr_running++;
4193
4194                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
4195         }
4196
4197         for_each_sched_entity(se) {
4198                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4199                 cfs_rq->h_nr_running++;
4200
4201                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4202                         break;
4203
4204                 update_load_avg(se, 1);
4205                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4206         }
4207
4208         if (!se) {
4209                 add_nr_running(rq, 1);
4210                 if (!task_new && !rq->rd->overutilized &&
4211                     cpu_overutilized(rq->cpu))
4212                         rq->rd->overutilized = true;
4213
4214                 schedtune_enqueue_task(p, cpu_of(rq));
4215
4216                 /*
4217                  * We want to potentially trigger a freq switch
4218                  * request only for tasks that are waking up; this is
4219                  * because we get here also during load balancing, but
4220                  * in these cases it seems wise to trigger as single
4221                  * request after load balancing is done.
4222                  */
4223                 if (task_new || task_wakeup)
4224                         update_capacity_of(cpu_of(rq));
4225         }
4226         hrtick_update(rq);
4227 }
4228
4229 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
4230
4231 /*
4232  * The dequeue_task method is called before nr_running is
4233  * decreased. We remove the task from the rbtree and
4234  * update the fair scheduling stats:
4235  */
4236 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4237 {
4238         struct cfs_rq *cfs_rq;
4239         struct sched_entity *se = &p->se;
4240         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
4241
4242         for_each_sched_entity(se) {
4243                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4244                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
4245
4246                 /*
4247                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4248                  *
4249                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4250                  * post the final h_nr_running decrement below.
4251                 */
4252                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4253                         break;
4254                 cfs_rq->h_nr_running--;
4255
4256                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
4257                 if (cfs_rq->load.weight) {
4258                         /*
4259                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
4260                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
4261                          */
4262                         if (task_sleep && parent_entity(se))
4263                                 set_next_buddy(parent_entity(se));
4264
4265                         /* avoid re-evaluating load for this entity */
4266                         se = parent_entity(se);
4267                         break;
4268                 }
4269                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
4270         }
4271
4272         for_each_sched_entity(se) {
4273                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4274                 cfs_rq->h_nr_running--;
4275
4276                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4277                         break;
4278
4279                 update_load_avg(se, 1);
4280                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4281         }
4282
4283         if (!se) {
4284                 sub_nr_running(rq, 1);
4285                 schedtune_dequeue_task(p, cpu_of(rq));
4286
4287                 /*
4288                  * We want to potentially trigger a freq switch
4289                  * request only for tasks that are going to sleep;
4290                  * this is because we get here also during load
4291                  * balancing, but in these cases it seems wise to
4292                  * trigger as single request after load balancing is
4293                  * done.
4294                  */
4295                 if (task_sleep) {
4296                         if (rq->cfs.nr_running)
4297                                 update_capacity_of(cpu_of(rq));
4298                         else if (sched_freq())
4299                                 set_cfs_cpu_capacity(cpu_of(rq), false, 0);
4300                 }
4301         }
4302         hrtick_update(rq);
4303 }
4304
4305 #ifdef CONFIG_SMP
4306
4307 /*
4308  * per rq 'load' arrray crap; XXX kill this.
4309  */
4310
4311 /*
4312  * The exact cpuload at various idx values, calculated at every tick would be
4313  * load = (2^idx - 1) / 2^idx * load + 1 / 2^idx * cur_load
4314  *
4315  * If a cpu misses updates for n-1 ticks (as it was idle) and update gets called
4316  * on nth tick when cpu may be busy, then we have:
4317  * load = ((2^idx - 1) / 2^idx)^(n-1) * load
4318  * load = (2^idx - 1) / 2^idx) * load + 1 / 2^idx * cur_load
4319  *
4320  * decay_load_missed() below does efficient calculation of
4321  * load = ((2^idx - 1) / 2^idx)^(n-1) * load
4322  * avoiding 0..n-1 loop doing load = ((2^idx - 1) / 2^idx) * load
4323  *
4324  * The calculation is approximated on a 128 point scale.
4325  * degrade_zero_ticks is the number of ticks after which load at any
4326  * particular idx is approximated to be zero.
4327  * degrade_factor is a precomputed table, a row for each load idx.
4328  * Each column corresponds to degradation factor for a power of two ticks,
4329  * based on 128 point scale.
4330  * Example:
4331  * row 2, col 3 (=12) says that the degradation at load idx 2 after
4332  * 8 ticks is 12/128 (which is an approximation of exact factor 3^8/4^8).
4333  *
4334  * With this power of 2 load factors, we can degrade the load n times
4335  * by looking at 1 bits in n and doing as many mult/shift instead of
4336  * n mult/shifts needed by the exact degradation.
4337  */
4338 #define DEGRADE_SHIFT           7
4339 static const unsigned char
4340                 degrade_zero_ticks[CPU_LOAD_IDX_MAX] = {0, 8, 32, 64, 128};
4341 static const unsigned char
4342                 degrade_factor[CPU_LOAD_IDX_MAX][DEGRADE_SHIFT + 1] = {
4343                                         {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0},
4344                                         {64, 32, 8, 0, 0, 0, 0, 0},
4345                                         {96, 72, 40, 12, 1, 0, 0},
4346                                         {112, 98, 75, 43, 15, 1, 0},
4347                                         {120, 112, 98, 76, 45, 16, 2} };
4348
4349 /*
4350  * Update cpu_load for any missed ticks, due to tickless idle. The backlog
4351  * would be when CPU is idle and so we just decay the old load without
4352  * adding any new load.
4353  */
4354 static unsigned long
4355 decay_load_missed(unsigned long load, unsigned long missed_updates, int idx)
4356 {
4357         int j = 0;
4358
4359         if (!missed_updates)
4360                 return load;
4361
4362         if (missed_updates >= degrade_zero_ticks[idx])
4363                 return 0;
4364
4365         if (idx == 1)
4366                 return load >> missed_updates;
4367
4368         while (missed_updates) {
4369                 if (missed_updates % 2)
4370                         load = (load * degrade_factor[idx][j]) >> DEGRADE_SHIFT;
4371
4372                 missed_updates >>= 1;
4373                 j++;
4374         }
4375         return load;
4376 }
4377
4378 /*
4379  * Update rq->cpu_load[] statistics. This function is usually called every
4380  * scheduler tick (TICK_NSEC). With tickless idle this will not be called
4381  * every tick. We fix it up based on jiffies.
4382  */
4383 static void __update_cpu_load(struct rq *this_rq, unsigned long this_load,
4384                               unsigned long pending_updates)
4385 {
4386         int i, scale;
4387
4388         this_rq->nr_load_updates++;
4389
4390         /* Update our load: */
4391         this_rq->cpu_load[0] = this_load; /* Fasttrack for idx 0 */
4392         for (i = 1, scale = 2; i < CPU_LOAD_IDX_MAX; i++, scale += scale) {
4393                 unsigned long old_load, new_load;
4394
4395                 /* scale is effectively 1 << i now, and >> i divides by scale */
4396
4397                 old_load = this_rq->cpu_load[i];
4398                 old_load = decay_load_missed(old_load, pending_updates - 1, i);
4399                 new_load = this_load;
4400                 /*
4401                  * Round up the averaging division if load is increasing. This
4402                  * prevents us from getting stuck on 9 if the load is 10, for
4403                  * example.
4404                  */
4405                 if (new_load > old_load)
4406                         new_load += scale - 1;
4407
4408                 this_rq->cpu_load[i] = (old_load * (scale - 1) + new_load) >> i;
4409         }
4410
4411         sched_avg_update(this_rq);
4412 }
4413
4414 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
4415 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu)
4416 {
4417         return cfs_rq_runnable_load_avg(&cpu_rq(cpu)->cfs);
4418 }
4419
4420 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4421 /*
4422  * There is no sane way to deal with nohz on smp when using jiffies because the
4423  * cpu doing the jiffies update might drift wrt the cpu doing the jiffy reading
4424  * causing off-by-one errors in observed deltas; {0,2} instead of {1,1}.
4425  *
4426  * Therefore we cannot use the delta approach from the regular tick since that
4427  * would seriously skew the load calculation. However we'll make do for those
4428  * updates happening while idle (nohz_idle_balance) or coming out of idle
4429  * (tick_nohz_idle_exit).
4430  *
4431  * This means we might still be one tick off for nohz periods.
4432  */
4433
4434 /*
4435  * Called from nohz_idle_balance() to update the load ratings before doing the
4436  * idle balance.
4437  */
4438 static void update_idle_cpu_load(struct rq *this_rq)
4439 {
4440         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
4441         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4442         unsigned long pending_updates;
4443
4444         /*
4445          * bail if there's load or we're actually up-to-date.
4446          */
4447         if (load || curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
4448                 return;
4449
4450         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
4451         this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
4452
4453         __update_cpu_load(this_rq, load, pending_updates);
4454 }
4455
4456 /*
4457  * Called from tick_nohz_idle_exit() -- try and fix up the ticks we missed.
4458  */
4459 void update_cpu_load_nohz(void)
4460 {
4461         struct rq *this_rq = this_rq();
4462         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
4463         unsigned long pending_updates;
4464
4465         if (curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
4466                 return;
4467
4468         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
4469         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
4470         if (pending_updates) {
4471                 this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
4472                 /*
4473                  * We were idle, this means load 0, the current load might be
4474                  * !0 due to remote wakeups and the sort.
4475                  */
4476                 __update_cpu_load(this_rq, 0, pending_updates);
4477         }
4478         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
4479 }
4480 #endif /* CONFIG_NO_HZ */
4481
4482 /*
4483  * Called from scheduler_tick()
4484  */
4485 void update_cpu_load_active(struct rq *this_rq)
4486 {
4487         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4488         /*
4489          * See the mess around update_idle_cpu_load() / update_cpu_load_nohz().
4490          */
4491         this_rq->last_load_update_tick = jiffies;
4492         __update_cpu_load(this_rq, load, 1);
4493 }
4494
4495 /*
4496  * Return a low guess at the load of a migration-source cpu weighted
4497  * according to the scheduling class and "nice" value.
4498  *
4499  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
4500  * balance conservatively.
4501  */
4502 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
4503 {
4504         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4505         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4506
4507         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4508                 return total;
4509
4510         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
4511 }
4512
4513 /*
4514  * Return a high guess at the load of a migration-target cpu weighted
4515  * according to the scheduling class and "nice" value.
4516  */
4517 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
4518 {
4519         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4520         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4521
4522         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4523                 return total;
4524
4525         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
4526 }
4527
4528
4529 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
4530 {
4531         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4532         unsigned long nr_running = READ_ONCE(rq->cfs.h_nr_running);
4533         unsigned long load_avg = weighted_cpuload(cpu);
4534
4535         if (nr_running)
4536                 return load_avg / nr_running;
4537
4538         return 0;
4539 }
4540
4541 static void record_wakee(struct task_struct *p)
4542 {
4543         /*
4544          * Rough decay (wiping) for cost saving, don't worry
4545          * about the boundary, really active task won't care
4546          * about the loss.
4547          */
4548         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
4549                 current->wakee_flips >>= 1;
4550                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
4551         }
4552
4553         if (current->last_wakee != p) {
4554                 current->last_wakee = p;
4555                 current->wakee_flips++;
4556         }
4557 }
4558
4559 static void task_waking_fair(struct task_struct *p)
4560 {
4561         struct sched_entity *se = &p->se;
4562         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4563         u64 min_vruntime;
4564
4565 #ifndef CONFIG_64BIT
4566         u64 min_vruntime_copy;
4567
4568         do {
4569                 min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
4570                 smp_rmb();
4571                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4572         } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
4573 #else
4574         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4575 #endif
4576
4577         se->vruntime -= min_vruntime;
4578         record_wakee(p);
4579 }
4580
4581 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4582 /*
4583  * effective_load() calculates the load change as seen from the root_task_group
4584  *
4585  * Adding load to a group doesn't make a group heavier, but can cause movement
4586  * of group shares between cpus. Assuming the shares were perfectly aligned one
4587  * can calculate the shift in shares.
4588  *
4589  * Calculate the effective load difference if @wl is added (subtracted) to @tg
4590  * on this @cpu and results in a total addition (subtraction) of @wg to the
4591  * total group weight.
4592  *
4593  * Given a runqueue weight distribution (rw_i) we can compute a shares
4594  * distribution (s_i) using:
4595  *
4596  *   s_i = rw_i / \Sum rw_j                                             (1)
4597  *
4598  * Suppose we have 4 CPUs and our @tg is a direct child of the root group and
4599  * has 7 equal weight tasks, distributed as below (rw_i), with the resulting
4600  * shares distribution (s_i):
4601  *
4602  *   rw_i = {   2,   4,   1,   0 }
4603  *   s_i  = { 2/7, 4/7, 1/7,   0 }
4604  *
4605  * As per wake_affine() we're interested in the load of two CPUs (the CPU the
4606  * task used to run on and the CPU the waker is running on), we need to
4607  * compute the effect of waking a task on either CPU and, in case of a sync
4608  * wakeup, compute the effect of the current task going to sleep.
4609  *
4610  * So for a change of @wl to the local @cpu with an overall group weight change
4611  * of @wl we can compute the new shares distribution (s'_i) using:
4612  *
4613  *   s'_i = (rw_i + @wl) / (@wg + \Sum rw_j)                            (2)
4614  *
4615  * Suppose we're interested in CPUs 0 and 1, and want to compute the load
4616  * differences in waking a task to CPU 0. The additional task changes the
4617  * weight and shares distributions like:
4618  *
4619  *   rw'_i = {   3,   4,   1,   0 }
4620  *   s'_i  = { 3/8, 4/8, 1/8,   0 }
4621  *
4622  * We can then compute the difference in effective weight by using:
4623  *
4624  *   dw_i = S * (s'_i - s_i)                                            (3)
4625  *
4626  * Where 'S' is the group weight as seen by its parent.
4627  *
4628  * Therefore the effective change in loads on CPU 0 would be 5/56 (3/8 - 2/7)
4629  * times the weight of the group. The effect on CPU 1 would be -4/56 (4/8 -
4630  * 4/7) times the weight of the group.
4631  */
4632 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4633 {
4634         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
4635
4636         if (!tg->parent)        /* the trivial, non-cgroup case */
4637                 return wl;
4638
4639         for_each_sched_entity(se) {
4640                 long w, W;
4641
4642                 tg = se->my_q->tg;
4643
4644                 /*
4645                  * W = @wg + \Sum rw_j
4646                  */
4647                 W = wg + calc_tg_weight(tg, se->my_q);
4648
4649                 /*
4650                  * w = rw_i + @wl
4651                  */
4652                 w = cfs_rq_load_avg(se->my_q) + wl;
4653
4654                 /*
4655                  * wl = S * s'_i; see (2)
4656                  */
4657                 if (W > 0 && w < W)
4658                         wl = (w * (long)tg->shares) / W;
4659                 else
4660                         wl = tg->shares;
4661
4662                 /*
4663                  * Per the above, wl is the new se->load.weight value; since
4664                  * those are clipped to [MIN_SHARES, ...) do so now. See
4665                  * calc_cfs_shares().
4666                  */
4667                 if (wl < MIN_SHARES)
4668                         wl = MIN_SHARES;
4669
4670                 /*
4671                  * wl = dw_i = S * (s'_i - s_i); see (3)
4672                  */
4673                 wl -= se->avg.load_avg;
4674
4675                 /*
4676                  * Recursively apply this logic to all parent groups to compute
4677                  * the final effective load change on the root group. Since
4678                  * only the @tg group gets extra weight, all parent groups can
4679                  * only redistribute existing shares. @wl is the shift in shares
4680                  * resulting from this level per the above.
4681                  */
4682                 wg = 0;
4683         }
4684
4685         return wl;
4686 }
4687 #else
4688
4689 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4690 {
4691         return wl;
4692 }
4693
4694 #endif
4695
4696 static inline bool energy_aware(void)
4697 {
4698         return sched_feat(ENERGY_AWARE);
4699 }
4700
4701 struct energy_env {
4702         struct sched_group      *sg_top;
4703         struct sched_group      *sg_cap;
4704         int                     cap_idx;
4705         int                     util_delta;
4706         int                     src_cpu;
4707         int                     dst_cpu;
4708         int                     energy;
4709         int                     payoff;
4710         struct task_struct      *task;
4711         struct {
4712                 int before;
4713                 int after;
4714                 int delta;
4715                 int diff;
4716         } nrg;
4717         struct {
4718                 int before;
4719                 int after;
4720                 int delta;
4721         } cap;
4722 };
4723
4724 /*
4725  * __cpu_norm_util() returns the cpu util relative to a specific capacity,
4726  * i.e. it's busy ratio, in the range [0..SCHED_LOAD_SCALE] which is useful for
4727  * energy calculations. Using the scale-invariant util returned by
4728  * cpu_util() and approximating scale-invariant util by:
4729  *
4730  *   util ~ (curr_freq/max_freq)*1024 * capacity_orig/1024 * running_time/time
4731  *
4732  * the normalized util can be found using the specific capacity.
4733  *
4734  *   capacity = capacity_orig * curr_freq/max_freq
4735  *
4736  *   norm_util = running_time/time ~ util/capacity
4737  */
4738 static unsigned long __cpu_norm_util(int cpu, unsigned long capacity, int delta)
4739 {
4740         int util = __cpu_util(cpu, delta);
4741
4742         if (util >= capacity)
4743                 return SCHED_CAPACITY_SCALE;
4744
4745         return (util << SCHED_CAPACITY_SHIFT)/capacity;
4746 }
4747
4748 static int calc_util_delta(struct energy_env *eenv, int cpu)
4749 {
4750         if (cpu == eenv->src_cpu)
4751                 return -eenv->util_delta;
4752         if (cpu == eenv->dst_cpu)
4753                 return eenv->util_delta;
4754         return 0;
4755 }
4756
4757 static
4758 unsigned long group_max_util(struct energy_env *eenv)
4759 {
4760         int i, delta;
4761         unsigned long max_util = 0;
4762
4763         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(eenv->sg_cap)) {
4764                 delta = calc_util_delta(eenv, i);
4765                 max_util = max(max_util, __cpu_util(i, delta));
4766         }
4767
4768         return max_util;
4769 }
4770
4771 /*
4772  * group_norm_util() returns the approximated group util relative to it's
4773  * current capacity (busy ratio) in the range [0..SCHED_LOAD_SCALE] for use in
4774  * energy calculations. Since task executions may or may not overlap in time in
4775  * the group the true normalized util is between max(cpu_norm_util(i)) and
4776  * sum(cpu_norm_util(i)) when iterating over all cpus in the group, i. The
4777  * latter is used as the estimate as it leads to a more pessimistic energy
4778  * estimate (more busy).
4779  */
4780 static unsigned
4781 long group_norm_util(struct energy_env *eenv, struct sched_group *sg)
4782 {
4783         int i, delta;
4784         unsigned long util_sum = 0;
4785         unsigned long capacity = sg->sge->cap_states[eenv->cap_idx].cap;
4786
4787         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg)) {
4788                 delta = calc_util_delta(eenv, i);
4789                 util_sum += __cpu_norm_util(i, capacity, delta);
4790         }
4791
4792         if (util_sum > SCHED_CAPACITY_SCALE)
4793                 return SCHED_CAPACITY_SCALE;
4794         return util_sum;
4795 }
4796
4797 static int find_new_capacity(struct energy_env *eenv,
4798         const struct sched_group_energy const *sge)
4799 {
4800         int idx;
4801         unsigned long util = group_max_util(eenv);
4802
4803         for (idx = 0; idx < sge->nr_cap_states; idx++) {
4804                 if (sge->cap_states[idx].cap >= util)
4805                         break;
4806         }
4807
4808         eenv->cap_idx = idx;
4809
4810         return idx;
4811 }
4812
4813 static int group_idle_state(struct sched_group *sg)
4814 {
4815         int i, state = INT_MAX;
4816
4817         /* Find the shallowest idle state in the sched group. */
4818         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg))
4819                 state = min(state, idle_get_state_idx(cpu_rq(i)));
4820
4821         /* Take non-cpuidle idling into account (active idle/arch_cpu_idle()) */
4822         state++;
4823
4824         return state;
4825 }
4826
4827 /*
4828  * sched_group_energy(): Computes the absolute energy consumption of cpus
4829  * belonging to the sched_group including shared resources shared only by
4830  * members of the group. Iterates over all cpus in the hierarchy below the
4831  * sched_group starting from the bottom working it's way up before going to
4832  * the next cpu until all cpus are covered at all levels. The current
4833  * implementation is likely to gather the same util statistics multiple times.
4834  * This can probably be done in a faster but more complex way.
4835  * Note: sched_group_energy() may fail when racing with sched_domain updates.
4836  */
4837 static int sched_group_energy(struct energy_env *eenv)
4838 {
4839         struct sched_domain *sd;
4840         int cpu, total_energy = 0;
4841         struct cpumask visit_cpus;
4842         struct sched_group *sg;
4843
4844         WARN_ON(!eenv->sg_top->sge);
4845
4846         cpumask_copy(&visit_cpus, sched_group_cpus(eenv->sg_top));
4847
4848         while (!cpumask_empty(&visit_cpus)) {
4849                 struct sched_group *sg_shared_cap = NULL;
4850
4851                 cpu = cpumask_first(&visit_cpus);
4852
4853                 /*
4854                  * Is the group utilization affected by cpus outside this
4855                  * sched_group?
4856                  */
4857                 sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_scs, cpu));
4858
4859                 if (!sd)
4860                         /*
4861                          * We most probably raced with hotplug; returning a
4862                          * wrong energy estimation is better than entering an
4863                          * infinite loop.
4864                          */
4865                         return -EINVAL;
4866
4867                 if (sd->parent)
4868                         sg_shared_cap = sd->parent->groups;
4869
4870                 for_each_domain(cpu, sd) {
4871                         sg = sd->groups;
4872
4873                         /* Has this sched_domain already been visited? */
4874                         if (sd->child && group_first_cpu(sg) != cpu)
4875                                 break;
4876
4877                         do {
4878                                 unsigned long group_util;
4879                                 int sg_busy_energy, sg_idle_energy;
4880                                 int cap_idx, idle_idx;
4881
4882                                 if (sg_shared_cap && sg_shared_cap->group_weight >= sg->group_weight)
4883                                         eenv->sg_cap = sg_shared_cap;
4884                                 else
4885                                         eenv->sg_cap = sg;
4886
4887                                 cap_idx = find_new_capacity(eenv, sg->sge);
4888
4889                                 if (sg->group_weight == 1) {
4890                                         /* Remove capacity of src CPU (before task move) */
4891                                         if (eenv->util_delta == 0 &&
4892                                             cpumask_test_cpu(eenv->src_cpu, sched_group_cpus(sg))) {
4893                                                 eenv->cap.before = sg->sge->cap_states[cap_idx].cap;
4894                                                 eenv->cap.delta -= eenv->cap.before;
4895                                         }
4896                                         /* Add capacity of dst CPU  (after task move) */
4897                                         if (eenv->util_delta != 0 &&
4898                                             cpumask_test_cpu(eenv->dst_cpu, sched_group_cpus(sg))) {
4899                                                 eenv->cap.after = sg->sge->cap_states[cap_idx].cap;
4900                                                 eenv->cap.delta += eenv->cap.after;
4901                                         }
4902                                 }
4903
4904                                 idle_idx = group_idle_state(sg);
4905                                 group_util = group_norm_util(eenv, sg);
4906                                 sg_busy_energy = (group_util * sg->sge->cap_states[cap_idx].power)
4907                                                                 >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
4908                                 sg_idle_energy = ((SCHED_LOAD_SCALE-group_util)
4909                                                                 * sg->sge->idle_states[idle_idx].power)
4910                                                                 >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
4911
4912                                 total_energy += sg_busy_energy + sg_idle_energy;
4913
4914                                 if (!sd->child)
4915                                         cpumask_xor(&visit_cpus, &visit_cpus, sched_group_cpus(sg));
4916
4917                                 if (cpumask_equal(sched_group_cpus(sg), sched_group_cpus(eenv->sg_top)))
4918                                         goto next_cpu;
4919
4920                         } while (sg = sg->next, sg != sd->groups);
4921                 }
4922 next_cpu:
4923                 continue;
4924         }
4925
4926         eenv->energy = total_energy;
4927         return 0;
4928 }
4929
4930 static inline bool cpu_in_sg(struct sched_group *sg, int cpu)
4931 {
4932         return cpu != -1 && cpumask_test_cpu(cpu, sched_group_cpus(sg));
4933 }
4934
4935 #ifdef CONFIG_SCHED_TUNE
4936 static int energy_diff_evaluate(struct energy_env *eenv)
4937 {
4938         unsigned int boost;
4939         int nrg_delta;
4940
4941         /* Return energy diff when boost margin is 0 */
4942 #ifdef CONFIG_CGROUP_SCHEDTUNE
4943         boost = schedtune_task_boost(eenv->task);
4944 #else
4945         boost = get_sysctl_sched_cfs_boost();
4946 #endif
4947         if (boost == 0)
4948                 return eenv->nrg.diff;
4949
4950         /* Compute normalized energy diff */
4951         nrg_delta = schedtune_normalize_energy(eenv->nrg.diff);
4952         eenv->nrg.delta = nrg_delta;
4953
4954         eenv->payoff = schedtune_accept_deltas(
4955                         eenv->nrg.delta,
4956                         eenv->cap.delta,
4957                         eenv->task);
4958
4959         /*
4960          * When SchedTune is enabled, the energy_diff() function will return
4961          * the computed energy payoff value. Since the energy_diff() return
4962          * value is expected to be negative by its callers, this evaluation
4963          * function return a negative value each time the evaluation return a
4964          * positive payoff, which is the condition for the acceptance of
4965          * a scheduling decision
4966          */
4967         return -eenv->payoff;
4968 }
4969 #else /* CONFIG_SCHED_TUNE */
4970 #define energy_diff_evaluate(eenv) eenv->nrg.diff
4971 #endif
4972
4973 /*
4974  * energy_diff(): Estimate the energy impact of changing the utilization
4975  * distribution. eenv specifies the change: utilisation amount, source, and
4976  * destination cpu. Source or destination cpu may be -1 in which case the
4977  * utilization is removed from or added to the system (e.g. task wake-up). If
4978  * both are specified, the utilization is migrated.
4979  */
4980 static int energy_diff(struct energy_env *eenv)
4981 {
4982         struct sched_domain *sd;
4983         struct sched_group *sg;
4984         int sd_cpu = -1, energy_before = 0, energy_after = 0;
4985
4986         struct energy_env eenv_before = {
4987                 .util_delta     = 0,
4988                 .src_cpu        = eenv->src_cpu,
4989                 .dst_cpu        = eenv->dst_cpu,
4990                 .nrg            = { 0, 0, 0, 0},
4991                 .cap            = { 0, 0, 0 },
4992         };
4993
4994         if (eenv->src_cpu == eenv->dst_cpu)
4995                 return 0;
4996
4997         sd_cpu = (eenv->src_cpu != -1) ? eenv->src_cpu : eenv->dst_cpu;
4998         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_ea, sd_cpu));
4999
5000         if (!sd)
5001                 return 0; /* Error */
5002
5003         sg = sd->groups;
5004
5005         do {
5006                 if (cpu_in_sg(sg, eenv->src_cpu) || cpu_in_sg(sg, eenv->dst_cpu)) {
5007                         eenv_before.sg_top = eenv->sg_top = sg;
5008
5009                         if (sched_group_energy(&eenv_before))
5010                                 return 0; /* Invalid result abort */
5011                         energy_before += eenv_before.energy;
5012
5013                         /* Keep track of SRC cpu (before) capacity */
5014                         eenv->cap.before = eenv_before.cap.before;
5015                         eenv->cap.delta = eenv_before.cap.delta;
5016
5017                         if (sched_group_energy(eenv))
5018                                 return 0; /* Invalid result abort */
5019                         energy_after += eenv->energy;
5020                 }
5021         } while (sg = sg->next, sg != sd->groups);
5022
5023         eenv->nrg.before = energy_before;
5024         eenv->nrg.after = energy_after;
5025         eenv->nrg.diff = eenv->nrg.after - eenv->nrg.before;
5026         eenv->payoff = 0;
5027
5028         return energy_diff_evaluate(eenv);
5029 }
5030
5031 /*
5032  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
5033  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
5034  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.  In order
5035  * to determine whether we should let the load spread vs consolodating to
5036  * shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
5037  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.  With
5038  * both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
5039  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.  Waker/wakee
5040  * being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or whatever is
5041  * irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds socket size.
5042  */
5043 static int wake_wide(struct task_struct *p)
5044 {
5045         unsigned int master = current->wakee_flips;
5046         unsigned int slave = p->wakee_flips;
5047         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
5048
5049         if (master < slave)
5050                 swap(master, slave);
5051         if (slave < factor || master < slave * factor)
5052                 return 0;
5053         return 1;
5054 }
5055
5056 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int sync)
5057 {
5058         s64 this_load, load;
5059         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
5060         int idx, this_cpu, prev_cpu;
5061         struct task_group *tg;
5062         unsigned long weight;
5063         int balanced;
5064
5065         idx       = sd->wake_idx;
5066         this_cpu  = smp_processor_id();
5067         prev_cpu  = task_cpu(p);
5068         load      = source_load(prev_cpu, idx);
5069         this_load = target_load(this_cpu, idx);
5070
5071         /*
5072          * If sync wakeup then subtract the (maximum possible)
5073          * effect of the currently running task from the load
5074          * of the current CPU:
5075          */
5076         if (sync) {
5077                 tg = task_group(current);
5078                 weight = current->se.avg.load_avg;
5079
5080                 this_load += effective_load(tg, this_cpu, -weight, -weight);
5081                 load += effective_load(tg, prev_cpu, 0, -weight);
5082         }
5083
5084         tg = task_group(p);
5085         weight = p->se.avg.load_avg;
5086
5087         /*
5088          * In low-load situations, where prev_cpu is idle and this_cpu is idle
5089          * due to the sync cause above having dropped this_load to 0, we'll
5090          * always have an imbalance, but there's really nothing you can do
5091          * about that, so that's good too.
5092          *
5093          * Otherwise check if either cpus are near enough in load to allow this
5094          * task to be woken on this_cpu.
5095          */
5096         this_eff_load = 100;
5097         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
5098
5099         prev_eff_load = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
5100         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
5101
5102         if (this_load > 0) {
5103                 this_eff_load *= this_load +
5104                         effective_load(tg, this_cpu, weight, weight);
5105
5106                 prev_eff_load *= load + effective_load(tg, prev_cpu, 0, weight);
5107         }
5108
5109         balanced = this_eff_load <= prev_eff_load;
5110
5111         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
5112
5113         if (!balanced)
5114                 return 0;
5115
5116         schedstat_inc(sd, ttwu_move_affine);
5117         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine);
5118
5119         return 1;
5120 }
5121
5122 static inline unsigned long task_util(struct task_struct *p)
5123 {
5124         return p->se.avg.util_avg;
5125 }
5126
5127 unsigned int capacity_margin = 1280; /* ~20% margin */
5128
5129 static inline unsigned long boosted_task_util(struct task_struct *task);
5130
5131 static inline bool __task_fits(struct task_struct *p, int cpu, int util)
5132 {
5133         unsigned long capacity = capacity_of(cpu);
5134
5135         util += boosted_task_util(p);
5136
5137         return (capacity * 1024) > (util * capacity_margin);
5138 }
5139
5140 static inline bool task_fits_max(struct task_struct *p, int cpu)
5141 {
5142         unsigned long capacity = capacity_of(cpu);
5143         unsigned long max_capacity = cpu_rq(cpu)->rd->max_cpu_capacity.val;
5144
5145         if (capacity == max_capacity)
5146                 return true;
5147
5148         if (capacity * capacity_margin > max_capacity * 1024)
5149                 return true;
5150
5151         return __task_fits(p, cpu, 0);
5152 }
5153
5154 static inline bool task_fits_spare(struct task_struct *p, int cpu)
5155 {
5156         return __task_fits(p, cpu, cpu_util(cpu));
5157 }
5158
5159 static bool cpu_overutilized(int cpu)
5160 {
5161         return (capacity_of(cpu) * 1024) < (cpu_util(cpu) * capacity_margin);
5162 }
5163
5164 #ifdef CONFIG_SCHED_TUNE
5165
5166 static unsigned long
5167 schedtune_margin(unsigned long signal, unsigned long boost)
5168 {
5169         unsigned long long margin = 0;
5170
5171         /*
5172          * Signal proportional compensation (SPC)
5173          *
5174          * The Boost (B) value is used to compute a Margin (M) which is
5175          * proportional to the complement of the original Signal (S):
5176          *   M = B * (SCHED_LOAD_SCALE - S)
5177          * The obtained M could be used by the caller to "boost" S.
5178          */
5179         margin  = SCHED_LOAD_SCALE - signal;
5180         margin *= boost;
5181
5182         /*
5183          * Fast integer division by constant:
5184          *  Constant   :                 (C) = 100
5185          *  Precision  : 0.1%            (P) = 0.1
5186          *  Reference  : C * 100 / P     (R) = 100000
5187          *
5188          * Thus:
5189          *  Shift bits : ceil(log(R,2))  (S) = 17
5190          *  Mult const : round(2^S/C)    (M) = 1311
5191          *
5192          *
5193          */
5194         margin  *= 1311;
5195         margin >>= 17;
5196
5197         return margin;
5198 }
5199
5200 static inline unsigned int
5201 schedtune_cpu_margin(unsigned long util, int cpu)
5202 {
5203         unsigned int boost;
5204
5205 #ifdef CONFIG_CGROUP_SCHEDTUNE
5206         boost = schedtune_cpu_boost(cpu);
5207 #else
5208         boost = get_sysctl_sched_cfs_boost();
5209 #endif
5210         if (boost == 0)
5211                 return 0;
5212
5213         return schedtune_margin(util, boost);
5214 }
5215
5216 static inline unsigned long
5217 schedtune_task_margin(struct task_struct *task)
5218 {
5219         unsigned int boost;
5220         unsigned long util;
5221         unsigned long margin;
5222
5223 #ifdef CONFIG_CGROUP_SCHEDTUNE
5224         boost = schedtune_task_boost(task);
5225 #else
5226         boost = get_sysctl_sched_cfs_boost();
5227 #endif
5228         if (boost == 0)
5229                 return 0;
5230
5231         util = task_util(task);
5232         margin = schedtune_margin(util, boost);
5233
5234         return margin;
5235 }
5236
5237 #else /* CONFIG_SCHED_TUNE */
5238
5239 static inline unsigned int
5240 schedtune_cpu_margin(unsigned long util, int cpu)
5241 {
5242         return 0;
5243 }
5244
5245 static inline unsigned int
5246 schedtune_task_margin(struct task_struct *task)
5247 {
5248         return 0;
5249 }
5250
5251 #endif /* CONFIG_SCHED_TUNE */
5252
5253 static inline unsigned long
5254 boosted_cpu_util(int cpu)
5255 {
5256         unsigned long util = cpu_util(cpu);
5257         unsigned long margin = schedtune_cpu_margin(util, cpu);
5258
5259         return util + margin;
5260 }
5261
5262 static inline unsigned long
5263 boosted_task_util(struct task_struct *task)
5264 {
5265         unsigned long util = task_util(task);
5266         unsigned long margin = schedtune_task_margin(task);
5267
5268         return util + margin;
5269 }
5270
5271 /*
5272  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
5273  * domain.
5274  */
5275 static struct sched_group *
5276 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5277                   int this_cpu, int sd_flag)
5278 {
5279         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
5280         struct sched_group *fit_group = NULL, *spare_group = NULL;
5281         unsigned long min_load = ULONG_MAX, this_load = 0;
5282         unsigned long fit_capacity = ULONG_MAX;
5283         unsigned long max_spare_capacity = capacity_margin - SCHED_LOAD_SCALE;
5284         int load_idx = sd->forkexec_idx;
5285         int imbalance = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
5286
5287         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
5288                 load_idx = sd->wake_idx;
5289
5290         do {
5291                 unsigned long load, avg_load, spare_capacity;
5292                 int local_group;
5293                 int i;
5294
5295                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
5296                 if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(group),
5297                                         tsk_cpus_allowed(p)))
5298                         continue;
5299
5300                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
5301                                                sched_group_cpus(group));
5302
5303                 /* Tally up the load of all CPUs in the group */
5304                 avg_load = 0;
5305
5306                 for_each_cpu(i, sched_group_cpus(group)) {
5307                         /* Bias balancing toward cpus of our domain */
5308                         if (local_group)
5309                                 load = source_load(i, load_idx);
5310                         else
5311                                 load = target_load(i, load_idx);
5312
5313                         avg_load += load;
5314
5315                         /*
5316                          * Look for most energy-efficient group that can fit
5317                          * that can fit the task.
5318                          */
5319                         if (capacity_of(i) < fit_capacity && task_fits_spare(p, i)) {
5320                                 fit_capacity = capacity_of(i);
5321                                 fit_group = group;
5322                         }
5323
5324                         /*
5325                          * Look for group which has most spare capacity on a
5326                          * single cpu.
5327                          */
5328                         spare_capacity = capacity_of(i) - cpu_util(i);
5329                         if (spare_capacity > max_spare_capacity) {
5330                                 max_spare_capacity = spare_capacity;
5331                                 spare_group = group;
5332                         }
5333                 }
5334
5335                 /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
5336                 avg_load = (avg_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) / group->sgc->capacity;
5337
5338                 if (local_group) {
5339                         this_load = avg_load;
5340                 } else if (avg_load < min_load) {
5341                         min_load = avg_load;
5342                         idlest = group;
5343                 }
5344         } while (group = group->next, group != sd->groups);
5345
5346         if (fit_group)
5347                 return fit_group;
5348
5349         if (spare_group)
5350                 return spare_group;
5351
5352         if (!idlest || 100*this_load < imbalance*min_load)
5353                 return NULL;
5354         return idlest;
5355 }
5356
5357 /*
5358  * find_idlest_cpu - find the idlest cpu among the cpus in group.
5359  */
5360 static int
5361 find_idlest_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
5362 {
5363         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
5364         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
5365         u64 latest_idle_timestamp = 0;
5366         int least_loaded_cpu = this_cpu;
5367         int shallowest_idle_cpu = -1;
5368         int i;
5369
5370         /* Traverse only the allowed CPUs */
5371         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), tsk_cpus_allowed(p)) {
5372                 if (task_fits_spare(p, i)) {
5373                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
5374                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
5375                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
5376                                 /*
5377                                  * We give priority to a CPU whose idle state
5378                                  * has the smallest exit latency irrespective
5379                                  * of any idle timestamp.
5380                                  */
5381                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
5382                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5383                                 shallowest_idle_cpu = i;
5384                         } else if (idle_cpu(i) &&
5385                                    (!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
5386                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
5387                                 /*
5388                                  * If equal or no active idle state, then
5389                                  * the most recently idled CPU might have
5390                                  * a warmer cache.
5391                                  */
5392                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5393                                 shallowest_idle_cpu = i;
5394                         } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
5395                                 /*
5396                                  * If we haven't found an idle CPU yet
5397                                  * pick a non-idle one that can fit the task as
5398                                  * fallback.
5399                                  */
5400                                 shallowest_idle_cpu = i;
5401                         }
5402                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
5403                         load = weighted_cpuload(i);
5404                         if (load < min_load || (load == min_load && i == this_cpu)) {
5405                                 min_load = load;
5406                                 least_loaded_cpu = i;
5407                         }
5408                 }
5409         }
5410
5411         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
5412 }
5413
5414 /*
5415  * Try and locate an idle CPU in the sched_domain.
5416  */
5417 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int target)
5418 {
5419         struct sched_domain *sd;
5420         struct sched_group *sg;
5421         int i = task_cpu(p);
5422
5423         if (idle_cpu(target))
5424                 return target;
5425
5426         /*
5427          * If the prevous cpu is cache affine and idle, don't be stupid.
5428          */
5429         if (i != target && cpus_share_cache(i, target) && idle_cpu(i))
5430                 return i;
5431
5432         /*
5433          * Otherwise, iterate the domains and find an elegible idle cpu.
5434          */
5435         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
5436         for_each_lower_domain(sd) {
5437                 sg = sd->groups;
5438                 do {
5439                         if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(sg),
5440                                                 tsk_cpus_allowed(p)))
5441                                 goto next;
5442
5443                         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg)) {
5444                                 if (i == target || !idle_cpu(i))
5445                                         goto next;
5446                         }
5447
5448                         target = cpumask_first_and(sched_group_cpus(sg),
5449                                         tsk_cpus_allowed(p));
5450                         goto done;
5451 next:
5452                         sg = sg->next;
5453                 } while (sg != sd->groups);
5454         }
5455 done:
5456         return target;
5457 }
5458
5459 static int energy_aware_wake_cpu(struct task_struct *p, int target)
5460 {
5461         struct sched_domain *sd;
5462         struct sched_group *sg, *sg_target;
5463         int target_max_cap = INT_MAX;
5464         int target_cpu = task_cpu(p);
5465         int i;
5466
5467         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_ea, task_cpu(p)));
5468
5469         if (!sd)
5470                 return target;
5471
5472         sg = sd->groups;
5473         sg_target = sg;
5474
5475         /*
5476          * Find group with sufficient capacity. We only get here if no cpu is
5477          * overutilized. We may end up overutilizing a cpu by adding the task,
5478          * but that should not be any worse than select_idle_sibling().
5479          * load_balance() should sort it out later as we get above the tipping
5480          * point.
5481          */
5482         do {
5483                 /* Assuming all cpus are the same in group */
5484                 int max_cap_cpu = group_first_cpu(sg);
5485
5486                 /*
5487                  * Assume smaller max capacity means more energy-efficient.
5488                  * Ideally we should query the energy model for the right
5489                  * answer but it easily ends up in an exhaustive search.
5490                  */
5491                 if (capacity_of(max_cap_cpu) < target_max_cap &&
5492                     task_fits_max(p, max_cap_cpu)) {
5493                         sg_target = sg;
5494                         target_max_cap = capacity_of(max_cap_cpu);
5495                 }
5496         } while (sg = sg->next, sg != sd->groups);
5497
5498         /* Find cpu with sufficient capacity */
5499         for_each_cpu_and(i, tsk_cpus_allowed(p), sched_group_cpus(sg_target)) {
5500                 /*
5501                  * p's blocked utilization is still accounted for on prev_cpu
5502                  * so prev_cpu will receive a negative bias due to the double
5503                  * accounting. However, the blocked utilization may be zero.
5504                  */
5505                 int new_util = cpu_util(i) + boosted_task_util(p);
5506
5507                 if (new_util > capacity_orig_of(i))
5508                         continue;
5509
5510                 if (new_util < capacity_curr_of(i)) {
5511                         target_cpu = i;
5512                         if (cpu_rq(i)->nr_running)
5513                                 break;
5514                 }
5515
5516                 /* cpu has capacity at higher OPP, keep it as fallback */
5517                 if (target_cpu == task_cpu(p))
5518                         target_cpu = i;
5519         }
5520
5521         if (target_cpu != task_cpu(p)) {
5522                 struct energy_env eenv = {
5523                         .util_delta     = task_util(p),
5524                         .src_cpu        = task_cpu(p),
5525                         .dst_cpu        = target_cpu,
5526                         .task           = p,
5527                 };
5528
5529                 /* Not enough spare capacity on previous cpu */
5530                 if (cpu_overutilized(task_cpu(p)))
5531                         return target_cpu;
5532
5533                 if (energy_diff(&eenv) >= 0)
5534                         return task_cpu(p);
5535         }
5536
5537         return target_cpu;
5538 }
5539
5540 /*
5541  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
5542  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
5543  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
5544  *
5545  * Balances load by selecting the idlest cpu in the idlest group, or under
5546  * certain conditions an idle sibling cpu if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
5547  *
5548  * Returns the target cpu number.
5549  *
5550  * preempt must be disabled.
5551  */
5552 static int
5553 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
5554 {
5555         struct sched_domain *tmp, *affine_sd = NULL, *sd = NULL;
5556         int cpu = smp_processor_id();
5557         int new_cpu = prev_cpu;
5558         int want_affine = 0;
5559         int sync = wake_flags & WF_SYNC;
5560
5561         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
5562                 want_affine = (!wake_wide(p) && task_fits_max(p, cpu) &&
5563                               cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) ||
5564                               energy_aware();
5565
5566         rcu_read_lock();
5567         for_each_domain(cpu, tmp) {
5568                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
5569                         break;
5570
5571                 /*
5572                  * If both cpu and prev_cpu are part of this domain,
5573                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
5574                  */
5575                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
5576                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
5577                         affine_sd = tmp;
5578                         break;
5579                 }
5580
5581                 if (tmp->flags & sd_flag)
5582                         sd = tmp;
5583                 else if (!want_affine)
5584                         break;
5585         }
5586
5587         if (affine_sd) {
5588                 sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
5589                 if (cpu != prev_cpu && wake_affine(affine_sd, p, sync))
5590                         new_cpu = cpu;
5591         }
5592
5593         if (!sd) {
5594                 if (energy_aware() && !cpu_rq(cpu)->rd->overutilized)
5595                         new_cpu = energy_aware_wake_cpu(p, prev_cpu);
5596                 else if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) /* XXX always ? */
5597                         new_cpu = select_idle_sibling(p, new_cpu);
5598
5599         } else while (sd) {
5600                 struct sched_group *group;
5601                 int weight;
5602
5603                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
5604                         sd = sd->child;
5605                         continue;
5606                 }
5607
5608                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
5609                 if (!group) {
5610                         sd = sd->child;
5611                         continue;
5612                 }
5613
5614                 new_cpu = find_idlest_cpu(group, p, cpu);
5615                 if (new_cpu == -1 || new_cpu == cpu) {
5616                         /* Now try balancing at a lower domain level of cpu */
5617                         sd = sd->child;
5618                         continue;
5619                 }
5620
5621                 /* Now try balancing at a lower domain level of new_cpu */
5622                 cpu = new_cpu;
5623                 weight = sd->span_weight;
5624                 sd = NULL;
5625                 for_each_domain(cpu, tmp) {
5626                         if (weight <= tmp->span_weight)
5627                                 break;
5628                         if (tmp->flags & sd_flag)
5629                                 sd = tmp;
5630                 }
5631                 /* while loop will break here if sd == NULL */
5632         }
5633         rcu_read_unlock();
5634
5635         return new_cpu;
5636 }
5637
5638 /*
5639  * Called immediately before a task is migrated to a new cpu; task_cpu(p) and
5640  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
5641  * previous cpu.  However, the caller only guarantees p->pi_lock is held; no
5642  * other assumptions, including the state of rq->lock, should be made.
5643  */
5644 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p)
5645 {
5646         /*
5647          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to date
5648          * and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in getting
5649          * what current time is, so simply throw away the out-of-date time. This
5650          * will result in the wakee task is less decayed, but giving the wakee more
5651          * load sounds not bad.
5652          */
5653         remove_entity_load_avg(&p->se);
5654
5655         /* Tell new CPU we are migrated */
5656         p->se.avg.last_update_time = 0;
5657
5658         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
5659         p->se.exec_start = 0;
5660 }
5661
5662 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
5663 {
5664         remove_entity_load_avg(&p->se);
5665 }
5666 #endif /* CONFIG_SMP */
5667
5668 static unsigned long
5669 wakeup_gran(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
5670 {
5671         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
5672
5673         /*
5674          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
5675          * to virtual-time in his units.
5676          *
5677          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
5678          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
5679          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
5680          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
5681          * be smaller, again penalizing the lighter task.
5682          *
5683          * This is especially important for buddies when the leftmost
5684          * task is higher priority than the buddy.
5685          */
5686         return calc_delta_fair(gran, se);
5687 }
5688
5689 /*
5690  * Should 'se' preempt 'curr'.
5691  *
5692  *             |s1
5693  *        |s2
5694  *   |s3
5695  *         g
5696  *      |<--->|c
5697  *
5698  *  w(c, s1) = -1
5699  *  w(c, s2) =  0
5700  *  w(c, s3) =  1
5701  *
5702  */
5703 static int
5704 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
5705 {
5706         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
5707
5708         if (vdiff <= 0)
5709                 return -1;
5710
5711         gran = wakeup_gran(curr, se);
5712         if (vdiff > gran)
5713                 return 1;
5714
5715         return 0;
5716 }
5717
5718 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
5719 {
5720         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5721                 return;
5722
5723         for_each_sched_entity(se)
5724                 cfs_rq_of(se)->last = se;
5725 }
5726
5727 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
5728 {
5729         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5730                 return;
5731
5732         for_each_sched_entity(se)
5733                 cfs_rq_of(se)->next = se;
5734 }
5735
5736 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
5737 {
5738         for_each_sched_entity(se)
5739                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
5740 }
5741
5742 /*
5743  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
5744  */
5745 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
5746 {
5747         struct task_struct *curr = rq->curr;
5748         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
5749         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
5750         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
5751         int next_buddy_marked = 0;
5752
5753         if (unlikely(se == pse))
5754                 return;
5755
5756         /*
5757          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
5758          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
5759          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
5760          * next-buddy nomination below.
5761          */
5762         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
5763                 return;
5764
5765         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
5766                 set_next_buddy(pse);
5767                 next_buddy_marked = 1;
5768         }
5769
5770         /*
5771          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
5772          * wake up path.
5773          *
5774          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
5775          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
5776          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
5777          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
5778          * below.
5779          */
5780         if (test_tsk_need_resched(curr))
5781                 return;
5782
5783         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
5784         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
5785             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
5786                 goto preempt;
5787
5788         /*
5789          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
5790          * is driven by the tick):
5791          */
5792         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
5793                 return;
5794
5795         find_matching_se(&se, &pse);
5796         update_curr(cfs_rq_of(se));
5797         BUG_ON(!pse);
5798         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
5799                 /*
5800                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
5801                  * triggering this preemption.
5802                  */
5803                 if (!next_buddy_marked)
5804                         set_next_buddy(pse);
5805                 goto preempt;
5806         }
5807
5808         return;
5809
5810 preempt:
5811         resched_curr(rq);
5812         /*
5813          * Only set the backward buddy when the current task is still
5814          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
5815          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
5816          * point, either of which can * drop the rq lock.
5817          *
5818          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
5819          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
5820          */
5821         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
5822                 return;
5823
5824         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
5825                 set_last_buddy(se);
5826 }
5827
5828 static struct task_struct *
5829 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
5830 {
5831         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
5832         struct sched_entity *se;
5833         struct task_struct *p;
5834         int new_tasks;
5835
5836 again:
5837 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5838         if (!cfs_rq->nr_running)
5839                 goto idle;
5840
5841         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
5842                 goto simple;
5843
5844         /*
5845          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
5846          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
5847          *
5848          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
5849          * hierarchy, only change the part that actually changes.
5850          */
5851
5852         do {
5853                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
5854
5855                 /*
5856                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
5857                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
5858                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
5859                  * forget we've ever seen it.
5860                  */
5861                 if (curr) {
5862                         if (curr->on_rq)
5863                                 update_curr(cfs_rq);
5864                         else
5865                                 curr = NULL;
5866
5867                         /*
5868                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
5869                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
5870                          * Therefore the 'simple' nr_running test will indeed
5871                          * be correct.
5872                          */
5873                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq)))
5874                                 goto simple;
5875                 }
5876
5877                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
5878                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5879         } while (cfs_rq);
5880
5881         p = task_of(se);
5882
5883         /*
5884          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
5885          * is a different task than we started out with, try and touch the
5886          * least amount of cfs_rqs.
5887          */
5888         if (prev != p) {
5889                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
5890
5891                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
5892                         int se_depth = se->depth;
5893                         int pse_depth = pse->depth;
5894
5895                         if (se_depth <= pse_depth) {
5896                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
5897                                 pse = parent_entity(pse);
5898                         }
5899                         if (se_depth >= pse_depth) {
5900                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
5901                                 se = parent_entity(se);
5902                         }
5903                 }
5904
5905                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
5906                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5907         }
5908
5909         if (hrtick_enabled(rq))
5910                 hrtick_start_fair(rq, p);
5911
5912         rq->misfit_task = !task_fits_max(p, rq->cpu);
5913
5914         return p;
5915 simple:
5916         cfs_rq = &rq->cfs;
5917 #endif
5918
5919         if (!cfs_rq->nr_running)
5920                 goto idle;
5921
5922         put_prev_task(rq, prev);
5923
5924         do {
5925                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
5926                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5927                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5928         } while (cfs_rq);
5929
5930         p = task_of(se);
5931
5932         if (hrtick_enabled(rq))
5933                 hrtick_start_fair(rq, p);
5934
5935         rq->misfit_task = !task_fits_max(p, rq->cpu);
5936
5937         return p;
5938
5939 idle:
5940         rq->misfit_task = 0;
5941         /*
5942          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
5943          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
5944          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
5945          * re-start the picking loop.
5946          */
5947         lockdep_unpin_lock(&rq->lock);
5948         new_tasks = idle_balance(rq);
5949         lockdep_pin_lock(&rq->lock);
5950         /*
5951          * Because idle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
5952          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
5953          * must re-start the pick_next_entity() loop.
5954          */
5955         if (new_tasks < 0)
5956                 return RETRY_TASK;
5957
5958         if (new_tasks > 0)
5959                 goto again;
5960
5961         return NULL;
5962 }
5963
5964 /*
5965  * Account for a descheduled task:
5966  */
5967 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
5968 {
5969         struct sched_entity *se = &prev->se;
5970         struct cfs_rq *cfs_rq;
5971
5972         for_each_sched_entity(se) {
5973                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5974                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
5975         }
5976 }
5977
5978 /*
5979  * sched_yield() is very simple
5980  *
5981  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
5982  */
5983 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
5984 {
5985         struct task_struct *curr = rq->curr;
5986         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
5987         struct sched_entity *se = &curr->se;
5988
5989         /*
5990          * Are we the only task in the tree?
5991          */
5992         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
5993                 return;
5994
5995         clear_buddies(cfs_rq, se);
5996
5997         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
5998                 update_rq_clock(rq);
5999                 /*
6000                  * Update run-time statistics of the 'current'.
6001                  */
6002                 update_curr(cfs_rq);
6003                 /*
6004                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
6005                  * so we don't do microscopic update in schedule()
6006                  * and double the fastpath cost.
6007                  */
6008                 rq_clock_skip_update(rq, true);
6009         }
6010
6011         set_skip_buddy(se);
6012 }
6013
6014 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
6015 {
6016         struct sched_entity *se = &p->se;
6017
6018         /* throttled hierarchies are not runnable */
6019         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
6020                 return false;
6021
6022         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
6023         set_next_buddy(se);
6024
6025         yield_task_fair(rq);
6026
6027         return true;
6028 }
6029
6030 #ifdef CONFIG_SMP
6031 /**************************************************
6032  * Fair scheduling class load-balancing methods.
6033  *
6034  * BASICS
6035  *
6036  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
6037  * per-cpu scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
6038  * time to each task. This is expressed in the following equation:
6039  *
6040  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
6041  *
6042  * Where W_i,n is the n-th weight average for cpu i. The instantaneous weight
6043  * W_i,0 is defined as:
6044  *
6045  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
6046  *
6047  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on cpu i. This weight
6048  * is derived from the nice value as per prio_to_weight[].
6049  *
6050  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
6051  * weight:
6052  *
6053  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
6054  *
6055  * C_i is the compute capacity of cpu i, typically it is the
6056  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
6057  * can also include other factors [XXX].
6058  *
6059  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
6060  * directly from (1):
6061  *
6062  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
6063  *
6064  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
6065  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
6066  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
6067  *
6068  * [XXX expand on:
6069  *     - infeasible weights;
6070  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
6071  *
6072  *
6073  * SCHED DOMAINS
6074  *
6075  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
6076  * for all i,j solution, we create a tree of cpus that follows the hardware
6077  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
6078  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of cpus going up the
6079  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
6080  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of cpus in
6081  * the groups.
6082  *
6083  * This yields:
6084  *
6085  *     log_2 n     1     n
6086  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
6087  *     i = 0      2^i   2^i
6088  *                               `- size of each group
6089  *         |         |     `- number of cpus doing load-balance
6090  *         |         `- freq
6091  *         `- sum over all levels
6092  *
6093  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
6094  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
6095  *
6096  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
6097  * to every other cpu in at most O(log n) steps:
6098  *
6099  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
6100  *
6101  *             log_2 n     
6102  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
6103  *             k = 0
6104  *
6105  * And you'll find that:
6106  *
6107  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
6108  *
6109  * Showing there's indeed a path between every cpu in at most O(log n) steps.
6110  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
6111  * of:
6112  *
6113  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
6114  *
6115  *
6116  * WORK CONSERVING
6117  *
6118  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
6119  * balancing is more aggressive and has the newly idle cpu iterate up the domain
6120  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
6121  *
6122  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
6123  * time.
6124  *
6125  * [XXX more?]
6126  *
6127  *
6128  * CGROUPS
6129  *
6130  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
6131  *
6132  *                                s_k,i
6133  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
6134  *                                 S_k
6135  *
6136  * Where
6137  *
6138  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
6139  *
6140  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on cpu i.
6141  *
6142  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
6143  * property.
6144  *
6145  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
6146  *      rewrite all of this once again.]
6147  */ 
6148
6149 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
6150
6151 enum fbq_type { regular, remote, all };
6152
6153 enum group_type {
6154         group_other = 0,
6155         group_misfit_task,
6156         group_imbalanced,
6157         group_overloaded,
6158 };
6159
6160 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
6161 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
6162 #define LBF_DST_PINNED  0x04
6163 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
6164
6165 struct lb_env {
6166         struct sched_domain     *sd;
6167
6168         struct rq               *src_rq;
6169         int                     src_cpu;
6170
6171         int                     dst_cpu;
6172         struct rq               *dst_rq;
6173
6174         struct cpumask          *dst_grpmask;
6175         int                     new_dst_cpu;
6176         enum cpu_idle_type      idle;
6177         long                    imbalance;
6178         unsigned int            src_grp_nr_running;
6179         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
6180         struct cpumask          *cpus;
6181
6182         unsigned int            flags;
6183
6184         unsigned int            loop;
6185         unsigned int            loop_break;
6186         unsigned int            loop_max;
6187
6188         enum fbq_type           fbq_type;
6189         enum group_type         busiest_group_type;
6190         struct list_head        tasks;
6191 };
6192
6193 /*
6194  * Is this task likely cache-hot:
6195  */
6196 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6197 {
6198         s64 delta;
6199
6200         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6201
6202         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
6203                 return 0;
6204
6205         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
6206                 return 0;
6207
6208         /*
6209          * Buddy candidates are cache hot:
6210          */
6211         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
6212                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
6213                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
6214                 return 1;
6215
6216         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
6217                 return 1;
6218         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
6219                 return 0;
6220
6221         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
6222
6223         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
6224 }
6225
6226 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6227 /*
6228  * Returns 1, if task migration degrades locality
6229  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
6230  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
6231  */
6232 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6233 {
6234         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
6235         unsigned long src_faults, dst_faults;
6236         int src_nid, dst_nid;
6237
6238         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
6239                 return -1;
6240
6241         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
6242                 return -1;
6243
6244         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
6245         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
6246
6247         if (src_nid == dst_nid)
6248                 return -1;
6249
6250         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
6251         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
6252                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
6253                         return 1;
6254                 else
6255                         return -1;
6256         }
6257
6258         /* Encourage migration to the preferred node. */
6259         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
6260                 return 0;
6261
6262         if (numa_group) {
6263                 src_faults = group_faults(p, src_nid);
6264                 dst_faults = group_faults(p, dst_nid);
6265         } else {
6266                 src_faults = task_faults(p, src_nid);
6267                 dst_faults = task_faults(p, dst_nid);
6268         }
6269
6270         return dst_faults < src_faults;
6271 }
6272
6273 #else
6274 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
6275                                              struct lb_env *env)
6276 {
6277         return -1;
6278 }
6279 #endif
6280
6281 /*
6282  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
6283  */
6284 static
6285 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6286 {
6287         int tsk_cache_hot;
6288
6289         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6290
6291         /*
6292          * We do not migrate tasks that are:
6293          * 1) throttled_lb_pair, or
6294          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
6295          * 3) running (obviously), or
6296          * 4) are cache-hot on their current CPU.
6297          */
6298         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
6299                 return 0;
6300
6301         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
6302                 int cpu;
6303
6304                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
6305
6306                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
6307
6308                 /*
6309                  * Remember if this task can be migrated to any other cpu in
6310                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
6311                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
6312                  *
6313                  * Also avoid computing new_dst_cpu if we have already computed
6314                  * one in current iteration.
6315                  */
6316                 if (!env->dst_grpmask || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
6317                         return 0;
6318
6319                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
6320                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
6321                         if (cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
6322                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
6323                                 env->new_dst_cpu = cpu;
6324                                 break;
6325                         }
6326                 }
6327
6328                 return 0;
6329         }
6330
6331         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
6332         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
6333
6334         if (task_running(env->src_rq, p)) {
6335                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_running);
6336                 return 0;
6337         }
6338
6339         /*
6340          * Aggressive migration if:
6341          * 1) destination numa is preferred
6342          * 2) task is cache cold, or
6343          * 3) too many balance attempts have failed.
6344          */
6345         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
6346         if (tsk_cache_hot == -1)
6347                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
6348
6349         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
6350             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
6351                 if (tsk_cache_hot == 1) {
6352                         schedstat_inc(env->sd, lb_hot_gained[env->idle]);
6353                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_forced_migrations);
6354                 }
6355                 return 1;
6356         }
6357
6358         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
6359         return 0;
6360 }
6361
6362 /*
6363  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
6364  */
6365 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6366 {
6367         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6368
6369         deactivate_task(env->src_rq, p, 0);
6370         p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
6371         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
6372 }
6373
6374 /*
6375  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
6376  * part of active balancing operations within "domain".
6377  *
6378  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
6379  */
6380 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
6381 {
6382         struct task_struct *p, *n;
6383
6384         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6385
6386         list_for_each_entry_safe(p, n, &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
6387                 if (!can_migrate_task(p, env))
6388                         continue;
6389
6390                 detach_task(p, env);
6391
6392                 /*
6393                  * Right now, this is only the second place where
6394                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
6395                  * so we can safely collect stats here rather than
6396                  * inside detach_tasks().
6397                  */
6398                 schedstat_inc(env->sd, lb_gained[env->idle]);
6399                 return p;
6400         }
6401         return NULL;
6402 }
6403
6404 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
6405
6406 /*
6407  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance weighted load from
6408  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
6409  *
6410  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
6411  */
6412 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
6413 {
6414         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
6415         struct task_struct *p;
6416         unsigned long load;
6417         int detached = 0;
6418
6419         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6420
6421         if (env->imbalance <= 0)
6422                 return 0;
6423
6424         while (!list_empty(tasks)) {
6425                 /*
6426                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
6427                  * which could at worst lead to a livelock crash.
6428                  */
6429                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
6430                         break;
6431
6432                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6433
6434                 env->loop++;
6435                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
6436                 if (env->loop > env->loop_max)
6437                         break;
6438
6439                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
6440                 if (env->loop > env->loop_break) {
6441                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
6442                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
6443                         break;
6444                 }
6445
6446                 if (!can_migrate_task(p, env))
6447                         goto next;
6448
6449                 load = task_h_load(p);
6450
6451                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
6452                         goto next;
6453
6454                 if ((load / 2) > env->imbalance)
6455                         goto next;
6456
6457                 detach_task(p, env);
6458                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
6459
6460                 detached++;
6461                 env->imbalance -= load;
6462
6463 #ifdef CONFIG_PREEMPT
6464                 /*
6465                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
6466                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
6467                  * the critical section.
6468                  */
6469                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
6470                         break;
6471 #endif
6472
6473                 /*
6474                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
6475                  * weighted load.
6476                  */
6477                 if (env->imbalance <= 0)
6478                         break;
6479
6480                 continue;
6481 next:
6482                 list_move_tail(&p->se.group_node, tasks);
6483         }
6484
6485         /*
6486          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
6487          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
6488          * than inside detach_one_task().
6489          */
6490         schedstat_add(env->sd, lb_gained[env->idle], detached);
6491
6492         return detached;
6493 }
6494
6495 /*
6496  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
6497  */
6498 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6499 {
6500         lockdep_assert_held(&rq->lock);
6501
6502         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
6503         p->on_rq = TASK_ON_RQ_QUEUED;
6504         activate_task(rq, p, 0);
6505         check_preempt_curr(rq, p, 0);
6506 }
6507
6508 /*
6509  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
6510  * its new rq.
6511  */
6512 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6513 {
6514         raw_spin_lock(&rq->lock);
6515         attach_task(rq, p);
6516         /*
6517          * We want to potentially raise target_cpu's OPP.
6518          */
6519         update_capacity_of(cpu_of(rq));
6520         raw_spin_unlock(&rq->lock);
6521 }
6522
6523 /*
6524  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
6525  * new rq.
6526  */
6527 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
6528 {
6529         struct list_head *tasks = &env->tasks;
6530         struct task_struct *p;
6531
6532         raw_spin_lock(&env->dst_rq->lock);
6533
6534         while (!list_empty(tasks)) {
6535                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6536                 list_del_init(&p->se.group_node);
6537
6538                 attach_task(env->dst_rq, p);
6539         }
6540
6541         /*
6542          * We want to potentially raise env.dst_cpu's OPP.
6543          */
6544         update_capacity_of(env->dst_cpu);
6545
6546         raw_spin_unlock(&env->dst_rq->lock);
6547 }
6548
6549 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6550 static void update_blocked_averages(int cpu)
6551 {
6552         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6553         struct cfs_rq *cfs_rq;
6554         unsigned long flags;
6555
6556         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6557         update_rq_clock(rq);
6558
6559         /*
6560          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
6561          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
6562          */
6563         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
6564                 /* throttled entities do not contribute to load */
6565                 if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
6566                         continue;
6567
6568                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq))
6569                         update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
6570         }
6571         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6572 }
6573
6574 /*
6575  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
6576  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
6577  * group is a fraction of its parents load.
6578  */
6579 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
6580 {
6581         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
6582         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
6583         unsigned long now = jiffies;
6584         unsigned long load;
6585
6586         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
6587                 return;
6588
6589         cfs_rq->h_load_next = NULL;
6590         for_each_sched_entity(se) {
6591                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6592                 cfs_rq->h_load_next = se;
6593                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
6594                         break;
6595         }
6596
6597         if (!se) {
6598                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
6599                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
6600         }
6601
6602         while ((se = cfs_rq->h_load_next) != NULL) {
6603                 load = cfs_rq->h_load;
6604                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
6605                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
6606                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6607                 cfs_rq->h_load = load;
6608                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
6609         }
6610 }
6611
6612 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
6613 {
6614         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
6615
6616         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
6617         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
6618                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
6619 }
6620 #else
6621 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
6622 {
6623         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6624         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
6625         unsigned long flags;
6626
6627         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6628         update_rq_clock(rq);
6629         update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq);
6630         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6631 }
6632
6633 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
6634 {
6635         return p->se.avg.load_avg;
6636 }
6637 #endif
6638
6639 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
6640
6641 /*
6642  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
6643  */
6644 struct sg_lb_stats {
6645         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
6646         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
6647         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
6648         unsigned long load_per_task;
6649         unsigned long group_capacity;
6650         unsigned long group_util; /* Total utilization of the group */
6651         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
6652         unsigned int idle_cpus;
6653         unsigned int group_weight;
6654         enum group_type group_type;
6655         int group_no_capacity;
6656         int group_misfit_task; /* A cpu has a task too big for its capacity */
6657 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6658         unsigned int nr_numa_running;
6659         unsigned int nr_preferred_running;
6660 #endif
6661 };
6662
6663 /*
6664  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
6665  *               during load balancing.
6666  */
6667 struct sd_lb_stats {
6668         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
6669         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
6670         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
6671         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
6672         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
6673
6674         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
6675         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
6676 };
6677
6678 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
6679 {
6680         /*
6681          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
6682          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
6683          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
6684          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
6685          */
6686         *sds = (struct sd_lb_stats){
6687                 .busiest = NULL,
6688                 .local = NULL,
6689                 .total_load = 0UL,
6690                 .total_capacity = 0UL,
6691                 .busiest_stat = {
6692                         .avg_load = 0UL,
6693                         .sum_nr_running = 0,
6694                         .group_type = group_other,
6695                 },
6696         };
6697 }
6698
6699 /**
6700  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
6701  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
6702  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
6703  *
6704  * Return: The load index.
6705  */
6706 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
6707                                         enum cpu_idle_type idle)
6708 {
6709         int load_idx;
6710
6711         switch (idle) {
6712         case CPU_NOT_IDLE:
6713                 load_idx = sd->busy_idx;
6714                 break;
6715
6716         case CPU_NEWLY_IDLE:
6717                 load_idx = sd->newidle_idx;
6718                 break;
6719         default:
6720                 load_idx = sd->idle_idx;
6721                 break;
6722         }
6723
6724         return load_idx;
6725 }
6726
6727 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
6728 {
6729         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6730         u64 total, used, age_stamp, avg;
6731         s64 delta;
6732
6733         /*
6734          * Since we're reading these variables without serialization make sure
6735          * we read them once before doing sanity checks on them.
6736          */
6737         age_stamp = READ_ONCE(rq->age_stamp);
6738         avg = READ_ONCE(rq->rt_avg);
6739         delta = __rq_clock_broken(rq) - age_stamp;
6740
6741         if (unlikely(delta < 0))
6742                 delta = 0;
6743
6744         total = sched_avg_period() + delta;
6745
6746         used = div_u64(avg, total);
6747
6748         /*
6749          * deadline bandwidth is defined at system level so we must
6750          * weight this bandwidth with the max capacity of the system.
6751          * As a reminder, avg_bw is 20bits width and
6752          * scale_cpu_capacity is 10 bits width
6753          */
6754         used += div_u64(rq->dl.avg_bw, arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu));
6755
6756         if (likely(used < SCHED_CAPACITY_SCALE))
6757                 return SCHED_CAPACITY_SCALE - used;
6758
6759         return 1;
6760 }
6761
6762 void init_max_cpu_capacity(struct max_cpu_capacity *mcc)
6763 {
6764         raw_spin_lock_init(&mcc->lock);
6765         mcc->val = 0;
6766         mcc->cpu = -1;
6767 }
6768
6769 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6770 {
6771         unsigned long capacity = arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
6772         struct sched_group *sdg = sd->groups;
6773         struct max_cpu_capacity *mcc;
6774         unsigned long max_capacity;
6775         int max_cap_cpu;
6776         unsigned long flags;
6777
6778         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = capacity;
6779
6780         mcc = &cpu_rq(cpu)->rd->max_cpu_capacity;
6781
6782         raw_spin_lock_irqsave(&mcc->lock, flags);
6783         max_capacity = mcc->val;
6784         max_cap_cpu = mcc->cpu;
6785
6786         if ((max_capacity > capacity && max_cap_cpu == cpu) ||
6787             (max_capacity < capacity)) {
6788                 mcc->val = capacity;
6789                 mcc->cpu = cpu;
6790 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
6791                 raw_spin_unlock_irqrestore(&mcc->lock, flags);
6792                 pr_info("CPU%d: update max cpu_capacity %lu\n", cpu, capacity);
6793                 goto skip_unlock;
6794 #endif
6795         }
6796         raw_spin_unlock_irqrestore(&mcc->lock, flags);
6797
6798 skip_unlock: __attribute__ ((unused));
6799         capacity *= scale_rt_capacity(cpu);
6800         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
6801
6802         if (!capacity)
6803                 capacity = 1;
6804
6805         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
6806         sdg->sgc->capacity = capacity;
6807         sdg->sgc->max_capacity = capacity;
6808 }
6809
6810 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6811 {
6812         struct sched_domain *child = sd->child;
6813         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
6814         unsigned long capacity, max_capacity;
6815         unsigned long interval;
6816
6817         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
6818         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
6819         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
6820
6821         if (!child) {
6822                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
6823                 return;
6824         }
6825
6826         capacity = 0;
6827         max_capacity = 0;
6828
6829         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
6830                 /*
6831                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
6832                  * span the current group.
6833                  */
6834
6835                 for_each_cpu(cpu, sched_group_cpus(sdg)) {
6836                         struct sched_group_capacity *sgc;
6837                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6838
6839                         /*
6840                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
6841                          * gets here before we've attached the domains to the
6842                          * runqueues.
6843                          *
6844                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
6845                          * in update_cpu_capacity().
6846                          *
6847                          * This avoids capacity from being 0 and
6848                          * causing divide-by-zero issues on boot.
6849                          */
6850                         if (unlikely(!rq->sd)) {
6851                                 capacity += capacity_of(cpu);
6852                         } else {
6853                                 sgc = rq->sd->groups->sgc;
6854                                 capacity += sgc->capacity;
6855                         }
6856
6857                         max_capacity = max(capacity, max_capacity);
6858                 }
6859         } else  {
6860                 /*
6861                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
6862                  * span the current group.
6863                  */ 
6864
6865                 group = child->groups;
6866                 do {
6867                         struct sched_group_capacity *sgc = group->sgc;
6868
6869                         capacity += sgc->capacity;
6870                         max_capacity = max(sgc->max_capacity, max_capacity);
6871                         group = group->next;
6872                 } while (group != child->groups);
6873         }
6874
6875         sdg->sgc->capacity = capacity;
6876         sdg->sgc->max_capacity = max_capacity;
6877 }
6878
6879 /*
6880  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
6881  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
6882  * Return true is the capacity is reduced
6883  */
6884 static inline int
6885 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
6886 {
6887         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
6888                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
6889 }
6890
6891 /*
6892  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
6893  * groups is inadequate due to tsk_cpus_allowed() constraints.
6894  *
6895  * Imagine a situation of two groups of 4 cpus each and 4 tasks each with a
6896  * cpumask covering 1 cpu of the first group and 3 cpus of the second group.
6897  * Something like:
6898  *
6899  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
6900  *              *     * * *
6901  *
6902  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
6903  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
6904  * cpu 3 and leave one of the cpus in the second group unused.
6905  *
6906  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
6907  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
6908  * moving tasks due to affinity constraints.
6909  *
6910  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
6911  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
6912  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
6913  * to create an effective group imbalance.
6914  *
6915  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
6916  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
6917  * subtle and fragile situation.
6918  */
6919
6920 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
6921 {
6922         return group->sgc->imbalance;
6923 }
6924
6925 /*
6926  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
6927  * be used by some tasks.
6928  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
6929  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
6930  * available capacity for CFS tasks.
6931  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
6932  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
6933  * capacity in meaningful for the load balancer.
6934  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
6935  * any benefit for the load balance.
6936  */
6937 static inline bool
6938 group_has_capacity(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
6939 {
6940         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
6941                 return true;
6942
6943         if ((sgs->group_capacity * 100) >
6944                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
6945                 return true;
6946
6947         return false;
6948 }
6949
6950 /*
6951  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
6952  *  handle.
6953  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
6954  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
6955  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
6956  *  false.
6957  */
6958 static inline bool
6959 group_is_overloaded(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
6960 {
6961         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
6962                 return false;
6963
6964         if ((sgs->group_capacity * 100) <
6965                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
6966                 return true;
6967
6968         return false;
6969 }
6970
6971
6972 /*
6973  * group_smaller_cpu_capacity: Returns true if sched_group sg has smaller
6974  * per-cpu capacity than sched_group ref.
6975  */
6976 static inline bool
6977 group_smaller_cpu_capacity(struct sched_group *sg, struct sched_group *ref)
6978 {
6979         return sg->sgc->max_capacity + capacity_margin - SCHED_LOAD_SCALE <
6980                                                         ref->sgc->max_capacity;
6981 }
6982
6983 static inline enum
6984 group_type group_classify(struct sched_group *group,
6985                           struct sg_lb_stats *sgs)
6986 {
6987         if (sgs->group_no_capacity)
6988                 return group_overloaded;
6989
6990         if (sg_imbalanced(group))
6991                 return group_imbalanced;
6992
6993         if (sgs->group_misfit_task)
6994                 return group_misfit_task;
6995
6996         return group_other;
6997 }
6998
6999 /**
7000  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
7001  * @env: The load balancing environment.
7002  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
7003  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
7004  * @local_group: Does group contain this_cpu.
7005  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
7006  * @overload: Indicate more than one runnable task for any CPU.
7007  * @overutilized: Indicate overutilization for any CPU.
7008  */
7009 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
7010                         struct sched_group *group, int load_idx,
7011                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs,
7012                         bool *overload, bool *overutilized)
7013 {
7014         unsigned long load;
7015         int i;
7016
7017         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
7018
7019         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
7020                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
7021
7022                 /* Bias balancing toward cpus of our domain */
7023                 if (local_group)
7024                         load = target_load(i, load_idx);
7025                 else
7026                         load = source_load(i, load_idx);
7027
7028                 sgs->group_load += load;
7029                 sgs->group_util += cpu_util(i);
7030                 sgs->sum_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
7031
7032                 if (rq->nr_running > 1)
7033                         *overload = true;
7034
7035 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7036                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
7037                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
7038 #endif
7039                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(i);
7040                 if (idle_cpu(i))
7041                         sgs->idle_cpus++;
7042
7043                 if (cpu_overutilized(i)) {
7044                         *overutilized = true;
7045                         if (!sgs->group_misfit_task && rq->misfit_task)
7046                                 sgs->group_misfit_task = capacity_of(i);
7047                 }
7048         }
7049
7050         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
7051         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
7052         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
7053
7054         if (sgs->sum_nr_running)
7055                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
7056
7057         sgs->group_weight = group->group_weight;
7058
7059         sgs->group_no_capacity = group_is_overloaded(env, sgs);
7060         sgs->group_type = group_classify(group, sgs);
7061 }
7062
7063 /**
7064  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
7065  * @env: The load balancing environment.
7066  * @sds: sched_domain statistics
7067  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
7068  * @sgs: sched_group statistics
7069  *
7070  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
7071  * busiest group.
7072  *
7073  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
7074  * busiest group. %false otherwise.
7075  */
7076 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
7077                                    struct sd_lb_stats *sds,
7078                                    struct sched_group *sg,
7079                                    struct sg_lb_stats *sgs)
7080 {
7081         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
7082
7083         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
7084                 return true;
7085
7086         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
7087                 return false;
7088
7089         /*
7090          * Candidate sg doesn't face any serious load-balance problems
7091          * so don't pick it if the local sg is already filled up.
7092          */
7093         if (sgs->group_type == group_other &&
7094             !group_has_capacity(env, &sds->local_stat))
7095                 return false;
7096
7097         if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
7098                 return false;
7099
7100         /*
7101          * Candiate sg has no more than one task per cpu and has higher
7102          * per-cpu capacity. No reason to pull tasks to less capable cpus.
7103          */
7104         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight &&
7105             group_smaller_cpu_capacity(sds->local, sg))
7106                 return false;
7107
7108         /* This is the busiest node in its class. */
7109         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
7110                 return true;
7111
7112         /*
7113          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the lowest
7114          * numbered CPUs in the group, therefore mark all groups
7115          * higher than ourself as busy.
7116          */
7117         if (sgs->sum_nr_running && env->dst_cpu < group_first_cpu(sg)) {
7118                 if (!sds->busiest)
7119                         return true;
7120
7121                 if (group_first_cpu(sds->busiest) > group_first_cpu(sg))
7122                         return true;
7123         }
7124
7125         return false;
7126 }
7127
7128 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7129 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
7130 {
7131         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
7132                 return regular;
7133         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
7134                 return remote;
7135         return all;
7136 }
7137
7138 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
7139 {
7140         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
7141                 return regular;
7142         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
7143                 return remote;
7144         return all;
7145 }
7146 #else
7147 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
7148 {
7149         return all;
7150 }
7151
7152 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
7153 {
7154         return regular;
7155 }
7156 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
7157
7158 /**
7159  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
7160  * @env: The load balancing environment.
7161  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
7162  */
7163 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7164 {
7165         struct sched_domain *child = env->sd->child;
7166         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
7167         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
7168         int load_idx, prefer_sibling = 0;
7169         bool overload = false, overutilized = false;
7170
7171         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
7172                 prefer_sibling = 1;
7173
7174         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
7175
7176         do {
7177                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
7178                 int local_group;
7179
7180                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_cpus(sg));
7181                 if (local_group) {
7182                         sds->local = sg;
7183                         sgs = &sds->local_stat;
7184
7185                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
7186                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
7187                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
7188                 }
7189
7190                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs,
7191                                                 &overload, &overutilized);
7192
7193                 if (local_group)
7194                         goto next_group;
7195
7196                 /*
7197                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
7198                  * first, lower the sg capacity so that we'll try
7199                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
7200                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
7201                  * these excess tasks. The extra check prevents the case where
7202                  * you always pull from the heaviest group when it is already
7203                  * under-utilized (possible with a large weight task outweighs
7204                  * the tasks on the system).
7205                  */
7206                 if (prefer_sibling && sds->local &&
7207                     group_has_capacity(env, &sds->local_stat) &&
7208                     (sgs->sum_nr_running > 1)) {
7209                         sgs->group_no_capacity = 1;
7210                         sgs->group_type = group_classify(sg, sgs);
7211                 }
7212
7213                 /*
7214                  * Ignore task groups with misfit tasks if local group has no
7215                  * capacity or if per-cpu capacity isn't higher.
7216                  */
7217                 if (sgs->group_type == group_misfit_task &&
7218                     (!group_has_capacity(env, &sds->local_stat) ||
7219                      !group_smaller_cpu_capacity(sg, sds->local)))
7220                         sgs->group_type = group_other;
7221
7222                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
7223                         sds->busiest = sg;
7224                         sds->busiest_stat = *sgs;
7225                 }
7226
7227 next_group:
7228                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
7229                 sds->total_load += sgs->group_load;
7230                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
7231
7232                 sg = sg->next;
7233         } while (sg != env->sd->groups);
7234
7235         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
7236                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
7237
7238         env->src_grp_nr_running = sds->busiest_stat.sum_nr_running;
7239
7240         if (!env->sd->parent) {
7241                 /* update overload indicator if we are at root domain */
7242                 if (env->dst_rq->rd->overload != overload)
7243                         env->dst_rq->rd->overload = overload;
7244
7245                 /* Update over-utilization (tipping point, U >= 0) indicator */
7246                 if (env->dst_rq->rd->overutilized != overutilized)
7247                         env->dst_rq->rd->overutilized = overutilized;
7248         } else {
7249                 if (!env->dst_rq->rd->overutilized && overutilized)
7250                         env->dst_rq->rd->overutilized = true;
7251         }
7252 }
7253
7254 /**
7255  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
7256  *                      sched doman.
7257  *
7258  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
7259  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
7260  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
7261  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
7262  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
7263  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
7264  *
7265  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
7266  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
7267  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
7268  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
7269  * number.
7270  *
7271  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
7272  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in *imbalance.
7273  *
7274  * @env: The load balancing environment.
7275  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
7276  */
7277 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7278 {
7279         int busiest_cpu;
7280
7281         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
7282                 return 0;
7283
7284         if (!sds->busiest)
7285                 return 0;
7286
7287         busiest_cpu = group_first_cpu(sds->busiest);
7288         if (env->dst_cpu > busiest_cpu)
7289                 return 0;
7290
7291         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
7292                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_capacity,
7293                 SCHED_CAPACITY_SCALE);
7294
7295         return 1;
7296 }
7297
7298 /**
7299  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
7300  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
7301  *                      load balancing.
7302  * @env: The load balancing environment.
7303  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
7304  */
7305 static inline
7306 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7307 {
7308         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
7309         unsigned int imbn = 2;
7310         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
7311         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7312
7313         local = &sds->local_stat;
7314         busiest = &sds->busiest_stat;
7315
7316         if (!local->sum_nr_running)
7317                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
7318         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
7319                 imbn = 1;
7320
7321         scaled_busy_load_per_task =
7322                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
7323                 busiest->group_capacity;
7324
7325         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
7326             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
7327                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
7328                 return;
7329         }
7330
7331         /*
7332          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
7333          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
7334          * moving them.
7335          */
7336
7337         capa_now += busiest->group_capacity *
7338                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
7339         capa_now += local->group_capacity *
7340                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
7341         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
7342
7343         /* Amount of load we'd subtract */
7344         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
7345                 capa_move += busiest->group_capacity *
7346                             min(busiest->load_per_task,
7347                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
7348         }
7349
7350         /* Amount of load we'd add */
7351         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
7352             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
7353                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
7354                       local->group_capacity;
7355         } else {
7356                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
7357                       local->group_capacity;
7358         }
7359         capa_move += local->group_capacity *
7360                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
7361         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
7362
7363         /* Move if we gain throughput */
7364         if (capa_move > capa_now)
7365                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
7366 }
7367
7368 /**
7369  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
7370  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
7371  * @env: load balance environment
7372  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
7373  */
7374 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7375 {
7376         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
7377         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7378
7379         local = &sds->local_stat;
7380         busiest = &sds->busiest_stat;
7381
7382         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
7383                 /*
7384                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
7385                  * to ensure cpu-load equilibrium, look at wider averages. XXX
7386                  */
7387                 busiest->load_per_task =
7388                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
7389         }
7390
7391         /*
7392          * In the presence of smp nice balancing, certain scenarios can have
7393          * max load less than avg load(as we skip the groups at or below
7394          * its cpu_capacity, while calculating max_load..)
7395          */
7396         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
7397             local->avg_load >= sds->avg_load) {
7398                 /* Misfitting tasks should be migrated in any case */
7399                 if (busiest->group_type == group_misfit_task) {
7400                         env->imbalance = busiest->group_misfit_task;
7401                         return;
7402                 }
7403
7404                 /*
7405                  * Busiest group is overloaded, local is not, use the spare
7406                  * cycles to maximize throughput
7407                  */
7408                 if (busiest->group_type == group_overloaded &&
7409                     local->group_type <= group_misfit_task) {
7410                         env->imbalance = busiest->load_per_task;
7411                         return;
7412                 }
7413
7414                 env->imbalance = 0;
7415                 return fix_small_imbalance(env, sds);
7416         }
7417
7418         /*
7419          * If there aren't any idle cpus, avoid creating some.
7420          */
7421         if (busiest->group_type == group_overloaded &&
7422             local->group_type   == group_overloaded) {
7423                 load_above_capacity = busiest->sum_nr_running *
7424                                         SCHED_LOAD_SCALE;
7425                 if (load_above_capacity > busiest->group_capacity)
7426                         load_above_capacity -= busiest->group_capacity;
7427                 else
7428                         load_above_capacity = ~0UL;
7429         }
7430
7431         /*
7432          * We're trying to get all the cpus to the average_load, so we don't
7433          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
7434          * reduce the max loaded cpu below the average load. At the same time,
7435          * we also don't want to reduce the group load below the group capacity
7436          * (so that we can implement power-savings policies etc). Thus we look
7437          * for the minimum possible imbalance.
7438          */
7439         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
7440
7441         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
7442         env->imbalance = min(
7443                 max_pull * busiest->group_capacity,
7444                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
7445         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
7446
7447         /* Boost imbalance to allow misfit task to be balanced. */
7448         if (busiest->group_type == group_misfit_task)
7449                 env->imbalance = max_t(long, env->imbalance,
7450                                      busiest->group_misfit_task);
7451
7452         /*
7453          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
7454          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
7455          * a think about bumping its value to force at least one task to be
7456          * moved
7457          */
7458         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
7459                 return fix_small_imbalance(env, sds);
7460 }
7461
7462 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
7463
7464 /**
7465  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
7466  * if there is an imbalance. If there isn't an imbalance, and
7467  * the user has opted for power-savings, it returns a group whose
7468  * CPUs can be put to idle by rebalancing those tasks elsewhere, if
7469  * such a group exists.
7470  *
7471  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
7472  * to restore balance.
7473  *
7474  * @env: The load balancing environment.
7475  *
7476  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
7477  *              - If no imbalance and user has opted for power-savings balance,
7478  *                 return the least loaded group whose CPUs can be
7479  *                 put to idle by rebalancing its tasks onto our group.
7480  */
7481 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
7482 {
7483         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7484         struct sd_lb_stats sds;
7485
7486         init_sd_lb_stats(&sds);
7487
7488         /*
7489          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
7490          * this level.
7491          */
7492         update_sd_lb_stats(env, &sds);
7493
7494         if (energy_aware() && !env->dst_rq->rd->overutilized)
7495                 goto out_balanced;
7496
7497         local = &sds.local_stat;
7498         busiest = &sds.busiest_stat;
7499
7500         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
7501         if ((env->idle == CPU_IDLE || env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) &&
7502             check_asym_packing(env, &sds))
7503                 return sds.busiest;
7504
7505         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
7506         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
7507                 goto out_balanced;
7508
7509         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
7510                                                 / sds.total_capacity;
7511
7512         /*
7513          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
7514          * work because they assume all things are equal, which typically
7515          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
7516          */
7517         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
7518                 goto force_balance;
7519
7520         /* SD_BALANCE_NEWIDLE trumps SMP nice when underutilized */
7521         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && group_has_capacity(env, local) &&
7522             busiest->group_no_capacity)
7523                 goto force_balance;
7524
7525         /* Misfitting tasks should be dealt with regardless of the avg load */
7526         if (busiest->group_type == group_misfit_task) {
7527                 goto force_balance;
7528         }
7529
7530         /*
7531          * If the local group is busier than the selected busiest group
7532          * don't try and pull any tasks.
7533          */
7534         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
7535                 goto out_balanced;
7536
7537         /*
7538          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
7539          * average load.
7540          */
7541         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
7542                 goto out_balanced;
7543
7544         if (env->idle == CPU_IDLE) {
7545                 /*
7546                  * This cpu is idle. If the busiest group is not overloaded
7547                  * and there is no imbalance between this and busiest group
7548                  * wrt idle cpus, it is balanced. The imbalance becomes
7549                  * significant if the diff is greater than 1 otherwise we
7550                  * might end up to just move the imbalance on another group
7551                  */
7552                 if ((busiest->group_type != group_overloaded) &&
7553                     (local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)) &&
7554                     !group_smaller_cpu_capacity(sds.busiest, sds.local))
7555                         goto out_balanced;
7556         } else {
7557                 /*
7558                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
7559                  * imbalance_pct to be conservative.
7560                  */
7561                 if (100 * busiest->avg_load <=
7562                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
7563                         goto out_balanced;
7564         }
7565
7566 force_balance:
7567         env->busiest_group_type = busiest->group_type;
7568         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
7569         calculate_imbalance(env, &sds);
7570         return sds.busiest;
7571
7572 out_balanced:
7573         env->imbalance = 0;
7574         return NULL;
7575 }
7576
7577 /*
7578  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the cpus in group.
7579  */
7580 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
7581                                      struct sched_group *group)
7582 {
7583         struct rq *busiest = NULL, *rq;
7584         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
7585         int i;
7586
7587         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
7588                 unsigned long capacity, wl;
7589                 enum fbq_type rt;
7590
7591                 rq = cpu_rq(i);
7592                 rt = fbq_classify_rq(rq);
7593
7594                 /*
7595                  * We classify groups/runqueues into three groups:
7596                  *  - regular: there are !numa tasks
7597                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
7598                  *  - all:     there is no distinction
7599                  *
7600                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
7601                  * ignore those when there's better options.
7602                  *
7603                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
7604                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
7605                  * queue by moving tasks around inside the node.
7606                  *
7607                  * If we cannot move enough load due to this classification
7608                  * the next pass will adjust the group classification and
7609                  * allow migration of more tasks.
7610                  *
7611                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
7612                  */
7613                 if (rt > env->fbq_type)
7614                         continue;
7615
7616                 capacity = capacity_of(i);
7617
7618                 wl = weighted_cpuload(i);
7619
7620                 /*
7621                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
7622                  * which is not scaled with the cpu capacity.
7623                  */
7624
7625                 if (rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance &&
7626                     !check_cpu_capacity(rq, env->sd) &&
7627                     env->busiest_group_type != group_misfit_task)
7628                         continue;
7629
7630                 /*
7631                  * For the load comparisons with the other cpu's, consider
7632                  * the weighted_cpuload() scaled with the cpu capacity, so
7633                  * that the load can be moved away from the cpu that is
7634                  * potentially running at a lower capacity.
7635                  *
7636                  * Thus we're looking for max(wl_i / capacity_i), crosswise
7637                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
7638                  * to: wl_i * capacity_j > wl_j * capacity_i;  where j is
7639                  * our previous maximum.
7640                  */
7641                 if (wl * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
7642                         busiest_load = wl;
7643                         busiest_capacity = capacity;
7644                         busiest = rq;
7645                 }
7646         }
7647
7648         return busiest;
7649 }
7650
7651 /*
7652  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
7653  * so long as it is large enough.
7654  */
7655 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
7656
7657 /* Working cpumask for load_balance and load_balance_newidle. */
7658 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
7659
7660 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
7661 {
7662         struct sched_domain *sd = env->sd;
7663
7664         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
7665
7666                 /*
7667                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
7668                  * higher numbered CPUs in order to pack all tasks in the
7669                  * lowest numbered CPUs.
7670                  */
7671                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) && env->src_cpu > env->dst_cpu)
7672                         return 1;
7673         }
7674
7675         /*
7676          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
7677          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
7678          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
7679          * available on dst_cpu.
7680          */
7681         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
7682             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
7683                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
7684                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
7685                         return 1;
7686         }
7687
7688         if ((capacity_of(env->src_cpu) < capacity_of(env->dst_cpu)) &&
7689                                 env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1 &&
7690                                 cpu_overutilized(env->src_cpu) &&
7691                                 !cpu_overutilized(env->dst_cpu)) {
7692                         return 1;
7693         }
7694
7695         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
7696 }
7697
7698 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
7699
7700 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
7701 {
7702         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
7703         struct cpumask *sg_cpus, *sg_mask;
7704         int cpu, balance_cpu = -1;
7705
7706         /*
7707          * In the newly idle case, we will allow all the cpu's
7708          * to do the newly idle load balance.
7709          */
7710         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7711                 return 1;
7712
7713         sg_cpus = sched_group_cpus(sg);
7714         sg_mask = sched_group_mask(sg);
7715         /* Try to find first idle cpu */
7716         for_each_cpu_and(cpu, sg_cpus, env->cpus) {
7717                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, sg_mask) || !idle_cpu(cpu))
7718                         continue;
7719
7720                 balance_cpu = cpu;
7721                 break;
7722         }
7723
7724         if (balance_cpu == -1)
7725                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
7726
7727         /*
7728          * First idle cpu or the first cpu(busiest) in this sched group
7729          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
7730          */
7731         return balance_cpu == env->dst_cpu;
7732 }
7733
7734 /*
7735  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
7736  * tasks if there is an imbalance.
7737  */
7738 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
7739                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
7740                         int *continue_balancing)
7741 {
7742         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
7743         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
7744         struct sched_group *group;
7745         struct rq *busiest;
7746         unsigned long flags;
7747         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
7748
7749         struct lb_env env = {
7750                 .sd             = sd,
7751                 .dst_cpu        = this_cpu,
7752                 .dst_rq         = this_rq,
7753                 .dst_grpmask    = sched_group_cpus(sd->groups),
7754                 .idle           = idle,
7755                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
7756                 .cpus           = cpus,
7757                 .fbq_type       = all,
7758                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
7759         };
7760
7761         /*
7762          * For NEWLY_IDLE load_balancing, we don't need to consider
7763          * other cpus in our group
7764          */
7765         if (idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7766                 env.dst_grpmask = NULL;
7767
7768         cpumask_copy(cpus, cpu_active_mask);
7769
7770         schedstat_inc(sd, lb_count[idle]);
7771
7772 redo:
7773         if (!should_we_balance(&env)) {
7774                 *continue_balancing = 0;
7775                 goto out_balanced;
7776         }
7777
7778         group = find_busiest_group(&env);
7779         if (!group) {
7780                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyg[idle]);
7781                 goto out_balanced;
7782         }
7783
7784         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
7785         if (!busiest) {
7786                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyq[idle]);
7787                 goto out_balanced;
7788         }
7789
7790         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
7791
7792         schedstat_add(sd, lb_imbalance[idle], env.imbalance);
7793
7794         env.src_cpu = busiest->cpu;
7795         env.src_rq = busiest;
7796
7797         ld_moved = 0;
7798         if (busiest->nr_running > 1) {
7799                 /*
7800                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
7801                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
7802                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
7803                  * correctly treated as an imbalance.
7804                  */
7805                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7806                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
7807
7808 more_balance:
7809                 raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7810
7811                 /*
7812                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
7813                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
7814                  */
7815                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
7816                 /*
7817                  * We want to potentially lower env.src_cpu's OPP.
7818                  */
7819                 if (cur_ld_moved)
7820                         update_capacity_of(env.src_cpu);
7821
7822                 /*
7823                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
7824                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
7825                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
7826                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
7827                  * See task_rq_lock() family for the details.
7828                  */
7829
7830                 raw_spin_unlock(&busiest->lock);
7831
7832                 if (cur_ld_moved) {
7833                         attach_tasks(&env);
7834                         ld_moved += cur_ld_moved;
7835                 }
7836
7837                 local_irq_restore(flags);
7838
7839                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
7840                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
7841                         goto more_balance;
7842                 }
7843
7844                 /*
7845                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
7846                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
7847                  * where they can run. The upper limit on how many times we
7848                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of cpus in our
7849                  * sched_group.
7850                  *
7851                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
7852                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
7853                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
7854                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
7855                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
7856                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
7857                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
7858                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
7859                  * This however should not happen so much in practice and
7860                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
7861                  * excess load moved.
7862                  */
7863                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
7864
7865                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
7866                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
7867
7868                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
7869                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
7870                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
7871                         env.loop         = 0;
7872                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
7873
7874                         /*
7875                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
7876                          * need to continue with same src_cpu.
7877                          */
7878                         goto more_balance;
7879                 }
7880
7881                 /*
7882                  * We failed to reach balance because of affinity.
7883                  */
7884                 if (sd_parent) {
7885                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
7886
7887                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
7888                                 *group_imbalance = 1;
7889                 }
7890
7891                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
7892                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
7893                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
7894                         if (!cpumask_empty(cpus)) {
7895                                 env.loop = 0;
7896                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
7897                                 goto redo;
7898                         }
7899                         goto out_all_pinned;
7900                 }
7901         }
7902
7903         if (!ld_moved) {
7904                 schedstat_inc(sd, lb_failed[idle]);
7905                 /*
7906                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
7907                  * We do not want newidle balance, which can be very
7908                  * frequent, pollute the failure counter causing
7909                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
7910                  */
7911                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
7912                         if (env.src_grp_nr_running > 1)
7913                                 sd->nr_balance_failed++;
7914
7915                 if (need_active_balance(&env)) {
7916                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7917
7918                         /* don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
7919                          * if the curr task on busiest cpu can't be
7920                          * moved to this_cpu
7921                          */
7922                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu,
7923                                         tsk_cpus_allowed(busiest->curr))) {
7924                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
7925                                                             flags);
7926                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7927                                 goto out_one_pinned;
7928                         }
7929
7930                         /*
7931                          * ->active_balance synchronizes accesses to
7932                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
7933                          * only after active load balance is finished.
7934                          */
7935                         if (!busiest->active_balance) {
7936                                 busiest->active_balance = 1;
7937                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
7938                                 active_balance = 1;
7939                         }
7940                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
7941
7942                         if (active_balance) {
7943                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
7944                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
7945                                         &busiest->active_balance_work);
7946                         }
7947
7948                         /*
7949                          * We've kicked active balancing, reset the failure
7950                          * counter.
7951                          */
7952                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
7953                 }
7954         } else
7955                 sd->nr_balance_failed = 0;
7956
7957         if (likely(!active_balance)) {
7958                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
7959                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
7960         } else {
7961                 /*
7962                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
7963                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
7964                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
7965                  * detach_tasks).
7966                  */
7967                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
7968                         sd->balance_interval *= 2;
7969         }
7970
7971         goto out;
7972
7973 out_balanced:
7974         /*
7975          * We reach balance although we may have faced some affinity
7976          * constraints. Clear the imbalance flag if it was set.
7977          */
7978         if (sd_parent) {
7979                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
7980
7981                 if (*group_imbalance)
7982                         *group_imbalance = 0;
7983         }
7984
7985 out_all_pinned:
7986         /*
7987          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
7988          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
7989          * can try to migrate them.
7990          */
7991         schedstat_inc(sd, lb_balanced[idle]);
7992
7993         sd->nr_balance_failed = 0;
7994
7995 out_one_pinned:
7996         /* tune up the balancing interval */
7997         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
7998                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
7999                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
8000                 sd->balance_interval *= 2;
8001
8002         ld_moved = 0;
8003 out:
8004         return ld_moved;
8005 }
8006
8007 static inline unsigned long
8008 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
8009 {
8010         unsigned long interval = sd->balance_interval;
8011
8012         if (cpu_busy)
8013                 interval *= sd->busy_factor;
8014
8015         /* scale ms to jiffies */
8016         interval = msecs_to_jiffies(interval);
8017         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
8018
8019         return interval;
8020 }
8021
8022 static inline void
8023 update_next_balance(struct sched_domain *sd, int cpu_busy, unsigned long *next_balance)
8024 {
8025         unsigned long interval, next;
8026
8027         interval = get_sd_balance_interval(sd, cpu_busy);
8028         next = sd->last_balance + interval;
8029
8030         if (time_after(*next_balance, next))
8031                 *next_balance = next;
8032 }
8033
8034 /*
8035  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
8036  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
8037  */
8038 static int idle_balance(struct rq *this_rq)
8039 {
8040         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
8041         int this_cpu = this_rq->cpu;
8042         struct sched_domain *sd;
8043         int pulled_task = 0;
8044         u64 curr_cost = 0;
8045
8046         idle_enter_fair(this_rq);
8047
8048         /*
8049          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
8050          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
8051          */
8052         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
8053
8054         if (!energy_aware() &&
8055             (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
8056              !this_rq->rd->overload)) {
8057                 rcu_read_lock();
8058                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
8059                 if (sd)
8060                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
8061                 rcu_read_unlock();
8062
8063                 goto out;
8064         }
8065
8066         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
8067
8068         update_blocked_averages(this_cpu);
8069         rcu_read_lock();
8070         for_each_domain(this_cpu, sd) {
8071                 int continue_balancing = 1;
8072                 u64 t0, domain_cost;
8073
8074                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
8075                         continue;
8076
8077                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
8078                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
8079                         break;
8080                 }
8081
8082                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
8083                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
8084
8085                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
8086                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
8087                                                    &continue_balancing);
8088
8089                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
8090                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
8091                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
8092
8093                         curr_cost += domain_cost;
8094                 }
8095
8096                 update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
8097
8098                 /*
8099                  * Stop searching for tasks to pull if there are
8100                  * now runnable tasks on this rq.
8101                  */
8102                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
8103                         break;
8104         }
8105         rcu_read_unlock();
8106
8107         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
8108
8109         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
8110                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
8111
8112         /*
8113          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
8114          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
8115          * pretend we pulled a task.
8116          */
8117         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
8118                 pulled_task = 1;
8119
8120 out:
8121         /* Move the next balance forward */
8122         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
8123                 this_rq->next_balance = next_balance;
8124
8125         /* Is there a task of a high priority class? */
8126         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
8127                 pulled_task = -1;
8128
8129         if (pulled_task) {
8130                 idle_exit_fair(this_rq);
8131                 this_rq->idle_stamp = 0;
8132         }
8133
8134         return pulled_task;
8135 }
8136
8137 /*
8138  * active_load_balance_cpu_stop is run by cpu stopper. It pushes
8139  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
8140  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
8141  * avoids physical / logical imbalances.
8142  */
8143 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
8144 {
8145         struct rq *busiest_rq = data;
8146         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
8147         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
8148         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
8149         struct sched_domain *sd;
8150         struct task_struct *p = NULL;
8151
8152         raw_spin_lock_irq(&busiest_rq->lock);
8153
8154         /* make sure the requested cpu hasn't gone down in the meantime */
8155         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
8156                      !busiest_rq->active_balance))
8157                 goto out_unlock;
8158
8159         /* Is there any task to move? */
8160         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
8161                 goto out_unlock;
8162
8163         /*
8164          * This condition is "impossible", if it occurs
8165          * we need to fix it. Originally reported by
8166          * Bjorn Helgaas on a 128-cpu setup.
8167          */
8168         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
8169
8170         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
8171         rcu_read_lock();
8172         for_each_domain(target_cpu, sd) {
8173                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
8174                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
8175                                 break;
8176         }
8177
8178         if (likely(sd)) {
8179                 struct lb_env env = {
8180                         .sd             = sd,
8181                         .dst_cpu        = target_cpu,
8182                         .dst_rq         = target_rq,
8183                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
8184                         .src_rq         = busiest_rq,
8185                         .idle           = CPU_IDLE,
8186                 };
8187
8188                 schedstat_inc(sd, alb_count);
8189
8190                 p = detach_one_task(&env);
8191                 if (p) {
8192                         schedstat_inc(sd, alb_pushed);
8193                         /*
8194                          * We want to potentially lower env.src_cpu's OPP.
8195                          */
8196                         update_capacity_of(env.src_cpu);
8197                 }
8198                 else
8199                         schedstat_inc(sd, alb_failed);
8200         }
8201         rcu_read_unlock();
8202 out_unlock:
8203         busiest_rq->active_balance = 0;
8204         raw_spin_unlock(&busiest_rq->lock);
8205
8206         if (p)
8207                 attach_one_task(target_rq, p);
8208
8209         local_irq_enable();
8210
8211         return 0;
8212 }
8213
8214 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
8215 {
8216         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
8217 }
8218
8219 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8220 /*
8221  * idle load balancing details
8222  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
8223  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
8224  *   load balancing for all the idle CPUs.
8225  */
8226 static struct {
8227         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
8228         atomic_t nr_cpus;
8229         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
8230 } nohz ____cacheline_aligned;
8231
8232 static inline int find_new_ilb(void)
8233 {
8234         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
8235
8236         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
8237                 return ilb;
8238
8239         return nr_cpu_ids;
8240 }
8241
8242 /*
8243  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
8244  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
8245  * CPU (if there is one).
8246  */
8247 static void nohz_balancer_kick(void)
8248 {
8249         int ilb_cpu;
8250
8251         nohz.next_balance++;
8252
8253         ilb_cpu = find_new_ilb();
8254
8255         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
8256                 return;
8257
8258         if (test_and_set_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(ilb_cpu)))
8259                 return;
8260         /*
8261          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
8262          * This way we generate a sched IPI on the target cpu which
8263          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
8264          * will be run before returning from the IPI.
8265          */
8266         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
8267         return;
8268 }
8269
8270 static inline void nohz_balance_exit_idle(int cpu)
8271 {
8272         if (unlikely(test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))) {
8273                 /*
8274                  * Completely isolated CPUs don't ever set, so we must test.
8275                  */
8276                 if (likely(cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))) {
8277                         cpumask_clear_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
8278                         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
8279                 }
8280                 clear_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
8281         }
8282 }
8283
8284 static inline void set_cpu_sd_state_busy(void)
8285 {
8286         struct sched_domain *sd;
8287         int cpu = smp_processor_id();
8288
8289         rcu_read_lock();
8290         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
8291
8292         if (!sd || !sd->nohz_idle)
8293                 goto unlock;
8294         sd->nohz_idle = 0;
8295
8296         atomic_inc(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
8297 unlock:
8298         rcu_read_unlock();
8299 }
8300
8301 void set_cpu_sd_state_idle(void)
8302 {
8303         struct sched_domain *sd;
8304         int cpu = smp_processor_id();
8305
8306         rcu_read_lock();
8307         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
8308
8309         if (!sd || sd->nohz_idle)
8310                 goto unlock;
8311         sd->nohz_idle = 1;
8312
8313         atomic_dec(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
8314 unlock:
8315         rcu_read_unlock();
8316 }
8317
8318 /*
8319  * This routine will record that the cpu is going idle with tick stopped.
8320  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
8321  */
8322 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
8323 {
8324         /*
8325          * If this cpu is going down, then nothing needs to be done.
8326          */
8327         if (!cpu_active(cpu))
8328                 return;
8329
8330         if (test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))
8331                 return;
8332
8333         /*
8334          * If we're a completely isolated CPU, we don't play.
8335          */
8336         if (on_null_domain(cpu_rq(cpu)))
8337                 return;
8338
8339         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
8340         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
8341         set_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
8342 }
8343
8344 static int sched_ilb_notifier(struct notifier_block *nfb,
8345                                         unsigned long action, void *hcpu)
8346 {
8347         switch (action & ~CPU_TASKS_FROZEN) {
8348         case CPU_DYING:
8349                 nohz_balance_exit_idle(smp_processor_id());
8350                 return NOTIFY_OK;
8351         default:
8352                 return NOTIFY_DONE;
8353         }
8354 }
8355 #endif
8356
8357 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
8358
8359 /*
8360  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
8361  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
8362  */
8363 void update_max_interval(void)
8364 {
8365         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
8366 }
8367
8368 /*
8369  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
8370  * and initiates a balancing operation if so.
8371  *
8372  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
8373  */
8374 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
8375 {
8376         int continue_balancing = 1;
8377         int cpu = rq->cpu;
8378         unsigned long interval;
8379         struct sched_domain *sd;
8380         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
8381         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
8382         int update_next_balance = 0;
8383         int need_serialize, need_decay = 0;
8384         u64 max_cost = 0;
8385
8386         update_blocked_averages(cpu);
8387
8388         rcu_read_lock();
8389         for_each_domain(cpu, sd) {
8390                 /*
8391                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
8392                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
8393                  */
8394                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
8395                         sd->max_newidle_lb_cost =
8396                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
8397                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
8398                         need_decay = 1;
8399                 }
8400                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
8401
8402                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
8403                         continue;
8404
8405                 /*
8406                  * Stop the load balance at this level. There is another
8407                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
8408                  * actively.
8409                  */
8410                 if (!continue_balancing) {
8411                         if (need_decay)
8412                                 continue;
8413                         break;
8414                 }
8415
8416                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
8417
8418                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
8419                 if (need_serialize) {
8420                         if (!spin_trylock(&balancing))
8421                                 goto out;
8422                 }
8423
8424                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
8425                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
8426                                 /*
8427                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
8428                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
8429                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
8430                                  */
8431                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
8432                         }
8433                         sd->last_balance = jiffies;
8434                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
8435                 }
8436                 if (need_serialize)
8437                         spin_unlock(&balancing);
8438 out:
8439                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
8440                         next_balance = sd->last_balance + interval;
8441                         update_next_balance = 1;
8442                 }
8443         }
8444         if (need_decay) {
8445                 /*
8446                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
8447                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
8448                  */
8449                 rq->max_idle_balance_cost =
8450                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
8451         }
8452         rcu_read_unlock();
8453
8454         /*
8455          * next_balance will be updated only when there is a need.
8456          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
8457          * updated.
8458          */
8459         if (likely(update_next_balance)) {
8460                 rq->next_balance = next_balance;
8461
8462 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8463                 /*
8464                  * If this CPU has been elected to perform the nohz idle
8465                  * balance. Other idle CPUs have already rebalanced with
8466                  * nohz_idle_balance() and nohz.next_balance has been
8467                  * updated accordingly. This CPU is now running the idle load
8468                  * balance for itself and we need to update the
8469                  * nohz.next_balance accordingly.
8470                  */
8471                 if ((idle == CPU_IDLE) && time_after(nohz.next_balance, rq->next_balance))
8472                         nohz.next_balance = rq->next_balance;
8473 #endif
8474         }
8475 }
8476
8477 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8478 /*
8479  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
8480  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
8481  */
8482 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
8483 {
8484         int this_cpu = this_rq->cpu;
8485         struct rq *rq;
8486         int balance_cpu;
8487         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
8488         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
8489         int update_next_balance = 0;
8490
8491         if (idle != CPU_IDLE ||
8492             !test_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu)))
8493                 goto end;
8494
8495         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
8496                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
8497                         continue;
8498
8499                 /*
8500                  * If this cpu gets work to do, stop the load balancing
8501                  * work being done for other cpus. Next load
8502                  * balancing owner will pick it up.
8503                  */
8504                 if (need_resched())
8505                         break;
8506
8507                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
8508
8509                 /*
8510                  * If time for next balance is due,
8511                  * do the balance.
8512                  */
8513                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
8514                         raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
8515                         update_rq_clock(rq);
8516                         update_idle_cpu_load(rq);
8517                         raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
8518                         rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
8519                 }
8520
8521                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
8522                         next_balance = rq->next_balance;
8523                         update_next_balance = 1;
8524                 }
8525         }
8526
8527         /*
8528          * next_balance will be updated only when there is a need.
8529          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
8530          * updated.
8531          */
8532         if (likely(update_next_balance))
8533                 nohz.next_balance = next_balance;
8534 end:
8535         clear_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu));
8536 }
8537
8538 /*
8539  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
8540  * of an idle cpu in the system.
8541  *   - This rq has more than one task.
8542  *   - This rq has at least one CFS task and the capacity of the CPU is
8543  *     significantly reduced because of RT tasks or IRQs.
8544  *   - At parent of LLC scheduler domain level, this cpu's scheduler group has
8545  *     multiple busy cpu.
8546  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
8547  *     domain span are idle.
8548  */
8549 static inline bool nohz_kick_needed(struct rq *rq)
8550 {
8551         unsigned long now = jiffies;
8552         struct sched_domain *sd;
8553         struct sched_group_capacity *sgc;
8554         int nr_busy, cpu = rq->cpu;
8555         bool kick = false;
8556
8557         if (unlikely(rq->idle_balance))
8558                 return false;
8559
8560        /*
8561         * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
8562         * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
8563         */
8564         set_cpu_sd_state_busy();
8565         nohz_balance_exit_idle(cpu);
8566
8567         /*
8568          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
8569          * balancing.
8570          */
8571         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
8572                 return false;
8573
8574         if (time_before(now, nohz.next_balance))
8575                 return false;
8576
8577         if (rq->nr_running >= 2 &&
8578             (!energy_aware() || cpu_overutilized(cpu)))
8579                 return true;
8580
8581         rcu_read_lock();
8582         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
8583         if (sd && !energy_aware()) {
8584                 sgc = sd->groups->sgc;
8585                 nr_busy = atomic_read(&sgc->nr_busy_cpus);
8586
8587                 if (nr_busy > 1) {
8588                         kick = true;
8589                         goto unlock;
8590                 }
8591
8592         }
8593
8594         sd = rcu_dereference(rq->sd);
8595         if (sd) {
8596                 if ((rq->cfs.h_nr_running >= 1) &&
8597                                 check_cpu_capacity(rq, sd)) {
8598                         kick = true;
8599                         goto unlock;
8600                 }
8601         }
8602
8603         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym, cpu));
8604         if (sd && (cpumask_first_and(nohz.idle_cpus_mask,
8605                                   sched_domain_span(sd)) < cpu)) {
8606                 kick = true;
8607                 goto unlock;
8608         }
8609
8610 unlock:
8611         rcu_read_unlock();
8612         return kick;
8613 }
8614 #else
8615 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle) { }
8616 #endif
8617
8618 /*
8619  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
8620  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
8621  */
8622 static void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
8623 {
8624         struct rq *this_rq = this_rq();
8625         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
8626                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
8627
8628         /*
8629          * If this cpu has a pending nohz_balance_kick, then do the
8630          * balancing on behalf of the other idle cpus whose ticks are
8631          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
8632          * give the idle cpus a chance to load balance. Else we may
8633          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
8634          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
8635          */
8636         nohz_idle_balance(this_rq, idle);
8637         rebalance_domains(this_rq, idle);
8638 }
8639
8640 /*
8641  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
8642  */
8643 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
8644 {
8645         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
8646         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
8647                 return;
8648
8649         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
8650                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
8651 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8652         if (nohz_kick_needed(rq))
8653                 nohz_balancer_kick();
8654 #endif
8655 }
8656
8657 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
8658 {
8659         update_sysctl();
8660
8661         update_runtime_enabled(rq);
8662 }
8663
8664 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
8665 {
8666         update_sysctl();
8667
8668         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
8669         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
8670 }
8671
8672 #endif /* CONFIG_SMP */
8673
8674 /*
8675  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class:
8676  */
8677 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
8678 {
8679         struct cfs_rq *cfs_rq;
8680         struct sched_entity *se = &curr->se;
8681
8682         for_each_sched_entity(se) {
8683                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8684                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
8685         }
8686
8687         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
8688                 task_tick_numa(rq, curr);
8689
8690         if (!rq->rd->overutilized && cpu_overutilized(task_cpu(curr)))
8691                 rq->rd->overutilized = true;
8692
8693         rq->misfit_task = !task_fits_max(curr, rq->cpu);
8694 }
8695
8696 /*
8697  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
8698  *  - child not yet on the tasklist
8699  *  - preemption disabled
8700  */
8701 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
8702 {
8703         struct cfs_rq *cfs_rq;
8704         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
8705         int this_cpu = smp_processor_id();
8706         struct rq *rq = this_rq();
8707         unsigned long flags;
8708
8709         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8710
8711         update_rq_clock(rq);
8712
8713         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
8714         curr = cfs_rq->curr;
8715
8716         /*
8717          * Not only the cpu but also the task_group of the parent might have
8718          * been changed after parent->se.parent,cfs_rq were copied to
8719          * child->se.parent,cfs_rq. So call __set_task_cpu() to make those
8720          * of child point to valid ones.
8721          */
8722         rcu_read_lock();
8723         __set_task_cpu(p, this_cpu);
8724         rcu_read_unlock();
8725
8726         update_curr(cfs_rq);
8727
8728         if (curr)
8729                 se->vruntime = curr->vruntime;
8730         place_entity(cfs_rq, se, 1);
8731
8732         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
8733                 /*
8734                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
8735                  * 'current' within the tree based on its new key value.
8736                  */
8737                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
8738                 resched_curr(rq);
8739         }
8740
8741         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
8742
8743         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8744 }
8745
8746 /*
8747  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
8748  * the current task.
8749  */
8750 static void
8751 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
8752 {
8753         if (!task_on_rq_queued(p))
8754                 return;
8755
8756         /*
8757          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
8758          * our priority decreased, or if we are not currently running on
8759          * this runqueue and our priority is higher than the current's
8760          */
8761         if (rq->curr == p) {
8762                 if (p->prio > oldprio)
8763                         resched_curr(rq);
8764         } else
8765                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
8766 }
8767
8768 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
8769 {
8770         struct sched_entity *se = &p->se;
8771
8772         /*
8773          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
8774          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
8775          * vruntime.
8776          */
8777         if (p->on_rq)
8778                 return true;
8779
8780         /*
8781          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
8782          * But there are some cases where it has already been normalized:
8783          *
8784          * - A forked child which is waiting for being woken up by
8785          *   wake_up_new_task().
8786          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
8787          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
8788          */
8789         if (!se->sum_exec_runtime || p->state == TASK_WAKING)
8790                 return true;
8791
8792         return false;
8793 }
8794
8795 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
8796 {
8797         struct sched_entity *se = &p->se;
8798         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8799
8800         if (!vruntime_normalized(p)) {
8801                 /*
8802                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
8803                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
8804                  */
8805                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
8806                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
8807         }
8808
8809         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
8810         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
8811 }
8812
8813 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
8814 {
8815         struct sched_entity *se = &p->se;
8816         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8817
8818 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8819         /*
8820          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
8821          * class maintain depth value), reset depth properly.
8822          */
8823         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
8824 #endif
8825
8826         /* Synchronize task with its cfs_rq */
8827         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
8828
8829         if (!vruntime_normalized(p))
8830                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
8831 }
8832
8833 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8834 {
8835         detach_task_cfs_rq(p);
8836 }
8837
8838 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8839 {
8840         attach_task_cfs_rq(p);
8841
8842         if (task_on_rq_queued(p)) {
8843                 /*
8844                  * We were most likely switched from sched_rt, so
8845                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
8846                  * if we can still preempt the current task.
8847                  */
8848                 if (rq->curr == p)
8849                         resched_curr(rq);
8850                 else
8851                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
8852         }
8853 }
8854
8855 /* Account for a task changing its policy or group.
8856  *
8857  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
8858  * migrates between groups/classes.
8859  */
8860 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
8861 {
8862         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
8863
8864         for_each_sched_entity(se) {
8865                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8866
8867                 set_next_entity(cfs_rq, se);
8868                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
8869                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
8870         }
8871 }
8872
8873 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
8874 {
8875         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT;
8876         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
8877 #ifndef CONFIG_64BIT
8878         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
8879 #endif
8880 #ifdef CONFIG_SMP
8881         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
8882         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
8883 #endif
8884 }
8885
8886 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8887 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
8888 {
8889         detach_task_cfs_rq(p);
8890         set_task_rq(p, task_cpu(p));
8891
8892 #ifdef CONFIG_SMP
8893         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
8894         p->se.avg.last_update_time = 0;
8895 #endif
8896         attach_task_cfs_rq(p);
8897 }
8898
8899 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
8900 {
8901         int i;
8902
8903         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8904
8905         for_each_possible_cpu(i) {
8906                 if (tg->cfs_rq)
8907                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
8908                 if (tg->se) {
8909                         if (tg->se[i])
8910                                 remove_entity_load_avg(tg->se[i]);
8911                         kfree(tg->se[i]);
8912                 }
8913         }
8914
8915         kfree(tg->cfs_rq);
8916         kfree(tg->se);
8917 }
8918
8919 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
8920 {
8921         struct cfs_rq *cfs_rq;
8922         struct sched_entity *se;
8923         int i;
8924
8925         tg->cfs_rq = kzalloc(sizeof(cfs_rq) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8926         if (!tg->cfs_rq)
8927                 goto err;
8928         tg->se = kzalloc(sizeof(se) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8929         if (!tg->se)
8930                 goto err;
8931
8932         tg->shares = NICE_0_LOAD;
8933
8934         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8935
8936         for_each_possible_cpu(i) {
8937                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
8938                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8939                 if (!cfs_rq)
8940                         goto err;
8941
8942                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
8943                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8944                 if (!se)
8945                         goto err_free_rq;
8946
8947                 init_cfs_rq(cfs_rq);
8948                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
8949                 init_entity_runnable_average(se);
8950         }
8951
8952         return 1;
8953
8954 err_free_rq:
8955         kfree(cfs_rq);
8956 err:
8957         return 0;
8958 }
8959
8960 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu)
8961 {
8962         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8963         unsigned long flags;
8964
8965         /*
8966         * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
8967         * check on_list without danger of it being re-added.
8968         */
8969         if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
8970                 return;
8971
8972         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8973         list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
8974         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8975 }
8976
8977 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
8978                         struct sched_entity *se, int cpu,
8979                         struct sched_entity *parent)
8980 {
8981         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8982
8983         cfs_rq->tg = tg;
8984         cfs_rq->rq = rq;
8985         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
8986
8987         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
8988         tg->se[cpu] = se;
8989
8990         /* se could be NULL for root_task_group */
8991         if (!se)
8992                 return;
8993
8994         if (!parent) {
8995                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
8996                 se->depth = 0;
8997         } else {
8998                 se->cfs_rq = parent->my_q;
8999                 se->depth = parent->depth + 1;
9000         }
9001
9002         se->my_q = cfs_rq;
9003         /* guarantee group entities always have weight */
9004         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
9005         se->parent = parent;
9006 }
9007
9008 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
9009
9010 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
9011 {
9012         int i;
9013         unsigned long flags;
9014
9015         /*
9016          * We can't change the weight of the root cgroup.
9017          */
9018         if (!tg->se[0])
9019                 return -EINVAL;
9020
9021         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
9022
9023         mutex_lock(&shares_mutex);
9024         if (tg->shares == shares)
9025                 goto done;
9026
9027         tg->shares = shares;
9028         for_each_possible_cpu(i) {
9029                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
9030                 struct sched_entity *se;
9031
9032                 se = tg->se[i];
9033                 /* Propagate contribution to hierarchy */
9034                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
9035
9036                 /* Possible calls to update_curr() need rq clock */
9037                 update_rq_clock(rq);
9038                 for_each_sched_entity(se)
9039                         update_cfs_shares(group_cfs_rq(se));
9040                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
9041         }
9042
9043 done:
9044         mutex_unlock(&shares_mutex);
9045         return 0;
9046 }
9047 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
9048
9049 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
9050
9051 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
9052 {
9053         return 1;
9054 }
9055
9056 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu) { }
9057
9058 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
9059
9060
9061 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
9062 {
9063         struct sched_entity *se = &task->se;
9064         unsigned int rr_interval = 0;
9065
9066         /*
9067          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
9068          * idle runqueue:
9069          */
9070         if (rq->cfs.load.weight)
9071                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
9072
9073         return rr_interval;
9074 }
9075
9076 /*
9077  * All the scheduling class methods:
9078  */
9079 const struct sched_class fair_sched_class = {
9080         .next                   = &idle_sched_class,
9081         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
9082         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
9083         .yield_task             = yield_task_fair,
9084         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
9085
9086         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
9087
9088         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
9089         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
9090
9091 #ifdef CONFIG_SMP
9092         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
9093         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
9094
9095         .rq_online              = rq_online_fair,
9096         .rq_offline             = rq_offline_fair,
9097
9098         .task_waking            = task_waking_fair,
9099         .task_dead              = task_dead_fair,
9100         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
9101 #endif
9102
9103         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
9104         .task_tick              = task_tick_fair,
9105         .task_fork              = task_fork_fair,
9106
9107         .prio_changed           = prio_changed_fair,
9108         .switched_from          = switched_from_fair,
9109         .switched_to            = switched_to_fair,
9110
9111         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
9112
9113         .update_curr            = update_curr_fair,
9114
9115 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9116         .task_move_group        = task_move_group_fair,
9117 #endif
9118 };
9119
9120 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
9121 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
9122 {
9123         struct cfs_rq *cfs_rq;
9124
9125         rcu_read_lock();
9126         for_each_leaf_cfs_rq(cpu_rq(cpu), cfs_rq)
9127                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
9128         rcu_read_unlock();
9129 }
9130
9131 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
9132 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
9133 {
9134         int node;
9135         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
9136
9137         for_each_online_node(node) {
9138                 if (p->numa_faults) {
9139                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
9140                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
9141                 }
9142                 if (p->numa_group) {
9143                         gsf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
9144                         gpf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
9145                 }
9146                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
9147         }
9148 }
9149 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
9150 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
9151
9152 __init void init_sched_fair_class(void)
9153 {
9154 #ifdef CONFIG_SMP
9155         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
9156
9157 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9158         nohz.next_balance = jiffies;
9159         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
9160         cpu_notifier(sched_ilb_notifier, 0);
9161 #endif
9162 #endif /* SMP */
9163
9164 }